OBF 2023 (1ª fase, Nível II) — questão 5 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quais grandezas da luz mudam quando ela passa de um meio para outro de índice de refração diferente.

Passo 1 — a frequência não muda. A frequência é imposta pela fonte. Na fronteira, cada “crista” que chega de um lado gera uma crista do outro lado no mesmo ritmo; se não fosse assim, as ondas se acumulariam ou faltariam na superfície. Por isso a frequência é a mesma nos dois meios (é também por isso que a cor da luz não muda ao entrar na água).

Passo 2 — a velocidade muda. O índice de refração é justamente a razão entre a velocidade da luz no vácuo e no meio:

$$n = \frac{c}{v}$$

Índices diferentes significam velocidades diferentes.

Passo 3 — o comprimento de onda acompanha a velocidade. Pela equação fundamental da onda, com f fixa:

$$v = \lambda f \Rightarrow \lambda = \frac{v}{f}$$

Se v muda e f não, λ muda na mesma proporção que v.

Por que não as outras: (A), (B) e (D) dizem que a frequência varia, e ela não varia; (E) esquece que, com a velocidade mudando e a frequência fixa, o comprimento de onda também tem de mudar.

⚠️ A armadilha: a (E). Muita gente lembra que “na refração muda a velocidade” e para aí. Mas v = λf amarra as três grandezas: com f constante, quem muda junto com v é λ.

A ideia em uma frase: na refração a frequência é da fonte e fica; velocidade e comprimento de onda mudam juntos.

Resposta: alternativa C (variam o comprimento de onda e a velocidade).