PUC-PR 2014 (inverno) — questão 42 de Física
Enunciado em texto
É muito comum o uso das fibras ópticas para transmissão de dados em sistemas de comunicações. Um dos tipos mais utilizados são as “fibras de índice de grau monomodo”, que apresentam uma elevada atenuação ótica. Isso significa que, devido ao material com que é fabricada, a sílica, mais de 95% da luz transmitida consegue ser observada a uma distância superior a 1 km, podendo assim ser empregada em distâncias de até 200 km com grande eficiência. O fenômeno óptico que ocorre no interior da fibra denomina-se:
(A) dispersão cromática.
(B) refração.
(C) reflexão interna total.
(D) polarização.
(E) interferência.
(Enunciado: Vestibular PUCPR 2014 (Inverno) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: o fenômeno que mantém a luz presa dentro da fibra óptica.
Passo 1 — como a fibra funciona. A fibra tem um núcleo de vidro com índice de refração maior, envolvido por uma casca de índice menor. A luz entra no núcleo e incide na fronteira com a casca com ângulos grandes.
Passo 2 — a reflexão total. Quando a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente e o ângulo de incidência passa do ângulo limite, não há raio refratado: toda a luz é refletida de volta para o núcleo. Isso se repete milhares de vezes ao longo da fibra, e a luz “caminha” presa no núcleo, perdendo muito pouca energia. É a reflexão interna total.
Por que não as outras: a refração (B) é justamente o que não pode acontecer na parede da fibra, senão a luz escaparia; a dispersão cromática (A) é um efeito indesejado (cores diferentes chegam em tempos diferentes); polarização (D) e interferência (E) não explicam o confinamento da luz.
Atenção: o texto diz “elevada atenuação”, mas o que ele descreve (mais de 95% da luz chegando depois de 1 km) é uma atenuação baixa: a fibra perde pouca luz. Isso não muda a resposta, que pede só o fenômeno.
⚠️ A armadilha: marcar “refração” porque a luz muda de meio ao entrar na fibra. A entrada envolve refração, sim, mas o que guia a luz ao longo da fibra é a reflexão total.
A ideia em uma frase: a fibra óptica é um “cano de luz” em que a luz bate na parede acima do ângulo limite e é sempre refletida de volta.
Resposta: alternativa C (reflexão interna total).
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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