FAMERP 2015 — questão 38 de Física
Enunciado em texto
A tabela mostra os índices de refração absolutos de diversos líquidos e tipos de vidro para a luz amarela do sódio.
| líquido | índice de refração | vidro | índice de refração |
|---|---|---|---|
| água | 1,33 | crown | 1,52 |
| etanol | 1,36 | flint leve | 1,58 |
| glicerina | 1,47 | flint médio | 1,62 |
| benzeno | 1,50 | flint denso | 1,66 |
(Hugh D. Young e Roger A. Freedman. Física IV: ótica e física moderna, 2008. Adaptado.)
Considere que um raio de luz amarela propaga-se inicialmente em um dos líquidos indicados na tabela e passa a se propagar em um dos vidros também indicados na tabela.
[Figura: uma reta horizontal separa o “líquido” (em cima) do “vidro” (embaixo), com a normal tracejada vertical no ponto de incidência. O raio vem do alto, à esquerda, e faz o ângulo com a normal no líquido; no vidro, segue para baixo e para a direita, mais próximo da normal.]
O maior ângulo de refração que o raio de luz forma com a normal ao penetrar no vidro, após nele incidir com um dado ângulo , tal que , ocorre quando os meios são
(A) glicerina e vidro flint leve.
(B) água e vidro crown.
(C) água e vidro flint denso.
(D) etanol e vidro flint médio.
(E) benzeno e vidro crown.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMERP 2015, Prova I — Conhecimentos Gerais — Famerp/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto (Famerp) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: para o mesmo ângulo de incidência θ, qual par líquido/vidro deixa o raio refratado mais afastado da normal.
Passo 1 — lei de Snell-Descartes. Chamando de r o ângulo de refração no vidro:
Com θ fixo, r é maior quando a razão é maior, isto é, quando os dois índices são mais próximos. Como todos os vidros têm índice maior que todos os líquidos, essa razão é sempre menor que 1 e o raio sempre se aproxima da normal; o que muda é o quanto.
Passo 2 — calcular a razão em cada alternativa:
• (A) glicerina/flint leve: 1,47/1,58 ≈ 0,930
• (B) água/crown: 1,33/1,52 ≈ 0,875
• (C) água/flint denso: 1,33/1,66 ≈ 0,801
• (D) etanol/flint médio: 1,36/1,62 ≈ 0,840
• (E) benzeno/crown: 1,50/1,52 ≈ 0,987
A maior razão é a do par benzeno e vidro crown: é aí que o raio menos se desvia e, portanto, forma o maior ângulo de refração.
Atalho: sem fazer contas, procure o líquido de maior índice (benzeno, 1,50) e o vidro de menor índice (crown, 1,52). São os meios mais parecidos opticamente, então o raio quase não se desvia.
⚠️ A armadilha: marcar (C), o par de índices mais diferentes. Ali o raio sofre o maior desvio, chega mais perto da normal e, por isso, tem o menor ângulo de refração, o contrário do que foi pedido.
A ideia em uma frase: quanto mais parecidos os índices de refração, menos o raio se desvia — e maior fica o ângulo de refração quando ele vai para o meio mais refringente.
Resposta: alternativa E (benzeno e vidro crown).
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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