FACISB 2016 — questão 67 de Física
Enunciado em texto
Determinada fibra óptica é constituída por um fino filamento de vidro (núcleo) por onde passa a luz, revestido por uma casca feita de material de índice de refração menor do que o do vidro. Externamente, existe o revestimento primário, camada que envolve o núcleo e a casca, dando proteção mecânica e impedindo o excesso de curvatura da fibra. Por meio de fibras ópticas é possível transmitir, de forma rápida, uma maior quantidade de informações na forma de luz, ocupando pouco espaço.
[Foto: corte de uma fibra óptica em camadas concêntricas: o “núcleo” (amarelo, no centro), a “casca” (verde) em volta dele e o “revestimento primário” (azul) por fora.]
(www.cianet.ind.br)
A propagação da luz dentro do núcleo pode ser explicada pelo fenômeno
(A) da dispersão luminosa que ocorre no interior do núcleo e da casca da fibra, guiando a luz através dela.
(B) da absorção e posterior reemissão da luz, que ocorre na fronteira entre o núcleo e a casca.
(C) da polarização da luz, o que possibilita a sua propagação apenas em algumas direções, impedindo sua saída da fibra.
(D) da reflexão total da luz, que ocorre devido à diferença entre os índices de refração do núcleo e da casca.
(E) da refração luminosa, que ocorre quando a luz atravessa a superfície que separa o núcleo da casca.
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2016 — FACISB/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o fenômeno que mantém a luz presa dentro do núcleo da fibra.
Passo 1 — a condição para reflexão total. A reflexão total só pode acontecer quando a luz vai de um meio de índice maior para outro de índice menor, com ângulo de incidência acima do ângulo limite. O enunciado diz exatamente isso: o núcleo (vidro) tem índice maior que a casca.
Passo 2 — como a luz anda. A luz entra no núcleo bem inclinada em relação à normal da parede. Cada vez que chega à fronteira núcleo–casca, o ângulo de incidência passa do limite e ela é totalmente refletida, sem perda por refração. Assim ela vai “ricocheteando” ao longo da fibra, mesmo que a fibra faça curvas suaves.
Por que não as outras: (A) dispersão é a separação das cores pela variação do índice com a frequência, e não prende a luz; (B) não há absorção e reemissão; isso só causaria perdas; (C) polarização não impede a luz de sair; (E) se houvesse refração na fronteira, a luz sairia do núcleo, que é justamente o que não se quer.
⚠️ A armadilha: escolher “refração” (E) porque a questão fala de índices de refração. A diferença de índices é a condição para a reflexão total; o fenômeno que guia a luz é a reflexão.
A ideia em uma frase: núcleo com índice maior que a casca e incidência acima do ângulo limite: a luz sofre reflexão total e fica presa na fibra.
Resposta: alternativa D (reflexão total da luz).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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