FUVEST 2014 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
Um prisma triangular desvia um feixe de luz verde de um ângulo , em relação à direção de incidência, como ilustra a figura A, ao lado. Se uma placa plana, do mesmo material do prisma, for colocada entre a fonte de luz e o prisma, nas posições mostradas nas figuras B e C, a luz, ao sair do prisma, será desviada, respectivamente, de ângulos e , em relação à direção de incidência indicada pela seta. Os desvios angulares serão tais que
[Figuras: A — um feixe de luz verde horizontal atinge o prisma triangular perto do vértice de cima e sai pelo outro lado inclinado para baixo, fazendo o ângulo com a direção original (tracejada). B — o mesmo feixe horizontal atravessa antes uma placa plana colocada na vertical, perpendicular ao feixe, à esquerda do prisma. C — a placa plana é colocada inclinada, paralela à face esquerda do prisma e encostada nela; o feixe horizontal chega à placa obliquamente.]
a)
b)
c)
d)
e)
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2014, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: se a placa plana colocada antes do prisma muda o desvio final da luz.
Passo 1 — o que uma placa de faces paralelas faz com a luz. Na primeira face, o raio refrata e se aproxima da normal; na segunda face, que é paralela à primeira, ele refrata de volta pelo mesmo ângulo (a lei de Snell aplicada “ida e volta”). O raio sai paralelo ao raio que entrou: a placa pode deslocá-lo para o lado, mas não muda a direção.
Passo 2 — figura B. A luz chega perpendicular à placa: atravessa sem desviar nem se deslocar. Chega ao prisma exatamente como em A. Então .
Passo 3 — figura C. A luz chega obliquamente à placa: sai paralela à direção original, só um pouco deslocada para o lado. Chega à face do prisma com o mesmo ângulo de incidência de A. Como o desvio do prisma depende só do ângulo de incidência (e não do ponto em que o raio bate), .
Conferindo de outro jeito, na C: com a placa encostada no prisma, pense no caso extremo sem nenhuma camada de ar entre eles. A luz entra na placa pela face paralela à do prisma e passa direto para o prisma, que é do mesmo material, sem refratar na junção. É como se o prisma só estivesse com aquela face um pouco mais para fora, paralela à original: o ângulo de entrada é o mesmo.
⚠️ A armadilha: achar que a placa inclinada em C “soma” o seu desvio ao do prisma, marcando (C) ou (E). A placa de faces paralelas não desvia a direção da luz: só desloca o raio paralelamente.
A ideia em uma frase: uma lâmina de faces paralelas desloca o raio, mas não muda a sua direção; por isso o desvio no prisma fica o mesmo.
Resposta: alternativa A ().
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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