PUC-PR 2014 — questão 45 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar três afirmações comparando o laser vermelho (700 nm) com o azul (400 nm).

I — verdadeira. No vácuo (ou no ar), todas as cores andam a $c = 3 \times 10^8$ m/s, e $c = \lambda f$. Menor comprimento de onda significa maior frequência:

$$f_{\text{azul}} = \frac{3 \times 10^{8}}{400 \times 10^{-9}} = 7{,}5 \times 10^{14}\ \text{Hz}$$

$$f_{\text{verm}} = \frac{3 \times 10^{8}}{700 \times 10^{-9}} \approx 4{,}3 \times 10^{14}\ \text{Hz}$$

II — falsa. Num meio material (vidro, água, plástico do disco), o índice de refração é maior para o azul do que para o vermelho (é o que separa as cores num prisma). Como $v = c/n$, o azul anda mais devagar que o vermelho no mesmo meio, não mais rápido.

III — falsa. Difração é um fenômeno de qualquer onda, monocromática ou não. Aliás, a luz de um laser é a melhor para observar difração e interferência, justamente por ter um só comprimento de onda. A leitura dos próprios discos de DVD e Blu-Ray envolve difração nas trilhas.

Só a I é verdadeira.

⚠️ A armadilha: achar que “maior frequência = maior velocidade” e aceitar a II (o que levaria à alternativa C). A velocidade depende do meio; num meio material, quem tem frequência maior costuma ter índice de refração maior e, portanto, velocidade menor.

A ideia em uma frase: azul tem λ menor e f maior que o vermelho; num meio material, o azul é o mais lento; e toda onda sofre difração.

Resposta: alternativa D (somente a I).