São Camilo 2016 — questão 45 de Física
Enunciado em texto
Um raio de luz monocromático, proveniente do ar, incide perpendicularmente numa das faces de um prisma, feito com material opticamente transparente, de modo que, no ponto de retorno ao ar, o mesmo raio emerge rasante à superfície do prisma, como mostra a figura.
[Figura: um prisma em forma de triângulo retângulo, com o ângulo reto embaixo à esquerda, a face vertical à esquerda, a base horizontal embaixo e a hipotenusa inclinada à direita. O ângulo no vértice de cima, entre a face vertical e a hipotenusa, é de 60º. O “raio monocromático” vem do ar, horizontal, entra perpendicularmente na face vertical, atravessa o prisma, chega à hipotenusa e sai rente a ela, para baixo e para a direita. Há ar dos dois lados do prisma.]
Sendo o índice de refração do ar igual a 1, sen 60º = e sen 30º = , o índice de refração do prisma é igual a
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(Enunciado e figura: Vestibular São Camilo 2016, Medicina, Prova II — São Camilo/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário São Camilo e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o índice de refração do prisma, sabendo que o raio sai rasante pela hipotenusa.
Passo 1 — a entrada. O raio chega perpendicular à face vertical (ângulo de incidência zero) e entra sem desviar: segue horizontal dentro do prisma.
Passo 2 — o ângulo de incidência na hipotenusa. O raio, a face vertical e a hipotenusa formam um pequeno triângulo com 90° no ponto de entrada e 60° no vértice de cima. O ângulo entre o raio e a hipotenusa é, então, 180° − 90° − 60° = 30°. A normal é perpendicular à hipotenusa, logo o ângulo de incidência (medido da normal) é:
Passo 3 — saída rasante é o ângulo limite. O raio sai com 90° de refração: 60° é exatamente o ângulo limite L. Pela lei de Snell:
Conferindo: , um índice maior que o do ar, como tem de ser para haver ângulo limite.
⚠️ A armadilha: montar a lei de Snell com os dois ângulos dados, 60° e 30°: sen 60°/sen 30° = (alternativa B). O 30° aparece na geometria, mas o ângulo de saída é 90°, não 30°.
A ideia em uma frase: raio que sai rasante incidiu no ângulo limite: sen L = 1/n.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.