UECE 2016.1 — questão 37 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que é diferente no raio que entrou na água, comparado com o raio que vinha pelo ar.

Passo 1 — a frequência não muda. A frequência da luz é imposta pela fonte (o laser). Na superfície, cada “crista” que chega gera uma “crista” do outro lado: o número de oscilações por segundo é o mesmo nos dois meios.

Passo 2 — a velocidade muda. A velocidade da luz num meio depende do índice de refração desse meio:

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

No ar, n ≈ 1,0; na água, n ≈ 1,33. Então, na água, a luz fica mais lenta: cerca de $2{,}25 \times 10^{8}$ m/s em vez de $3{,}0 \times 10^{8}$ m/s. É essa mudança de velocidade que, com incidência oblíqua, desvia o raio. Junto com a velocidade, muda também o comprimento de onda ($\lambda = v/f$, com f fixo).

Por que não as outras: (A) a frequência é a única que não muda na refração. (B) o índice de refração é uma propriedade do meio (do ar, da água), não do raio de luz: o raio passa a andar num meio de índice diferente, mas ele mesmo não “tem” índice. (D) densidade é propriedade da matéria; luz não tem densidade.

⚠️ A armadilha: marcar a frequência, achando que ela muda junto com a cor ou com o comprimento de onda. Na refração, o que muda são a velocidade e o comprimento de onda; a frequência (e a cor) se mantém.

A ideia em uma frase: na refração a frequência fica e a velocidade muda (v = c/n); o comprimento de onda muda junto com a velocidade.

Resposta: alternativa C (a velocidade de propagação).