UEM 2010 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 13 de Física
Enunciado em texto
Uma importante fonte de energia alternativa é o uso de células solares, que são dispositivos que absorvem energia solar por meio da radiação eletromagnética, resultando em uma diferença de potencial elétrico nos terminais da célula solar. Para minimizar a perda de energia por reflexão da luz, as células solares são geralmente revestidas com uma película transparente à luz solar. Com relação aos fenômenos físicos que podem ser observados em uma célula solar de superfície perfeitamente plana e recoberta com uma película protetora transparente à luz solar, assinale o que for correto.
(01) A luz que se propaga no ar, ao sofrer uma reflexão especular na superfície da película que recobre a célula solar, sofre uma mudança de fase de 180° em relação à luz incidente.
(02) Para que não haja perda de energia por reflexão, os raios de luz refletidos, na superfície da célula e na superfície da película que a recobre, devem sofrer interferência destrutiva.
(04) Um raio de luz que incide obliquamente sobre a película protetora de uma célula solar, ao atravessá-la, sofre um deslocamento entre as direções de incidência e emergência.
(08) Quanto maior o índice de refração da película que recobre a célula solar, menor será a variação do comprimento de onda da luz que chega à superfície dessa célula.
(16) Se o índice de refração do material da célula solar for maior que o índice de refração do material da película que a recobre, pode ocorrer reflexão interna total da luz incidente.
(Enunciado: Vestibular UEM 2010 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre a película antirreflexo, que funciona por interferência em película fina.
(01) Verdadeira. Na reflexão da luz que vem de um meio de índice menor (o ar) numa superfície de índice maior (a película), a onda refletida sofre inversão de fase, de 180°.
(02) Verdadeira. É o princípio da película antirreflexo: a luz refletida na face de cima da película e a refletida na face de baixo (sobre a célula) se superpõem em oposição de fase e se anulam; a energia que deixa de ser refletida entra na célula.
(04) Verdadeira. Ao incidir obliquamente, o raio se refrata na película e atravessa a camada inclinado: o ponto onde ele chega à célula fica deslocado em relação à reta de incidência. É o mesmo efeito de uma lâmina de faces paralelas, que desloca lateralmente o raio.
(08) Falsa. Na película, o comprimento de onda passa a . Quanto maior o índice, menor o λ dentro dela e maior a variação em relação ao valor no ar.
(16) Falsa. A reflexão total só ocorre quando a luz passa de um meio de índice maior para um de índice menor. Aqui a luz vai da película (menor) para a célula (maior): ela se aproxima da normal e sempre consegue entrar.
Atenção: a (04) fala em “deslocamento”; ela deve ser lida como o deslocamento do raio ao atravessar a película inclinado, como numa lâmina de faces paralelas.
⚠️ A armadilha: na (16), esquecer o sentido da luz. Ela vem de fora, atravessa a película e entra na célula; com a célula mais refringente, não há reflexão total nesse caminho.
A ideia em uma frase: a película antirreflexo faz as duas reflexões se anularem por interferência destrutiva, e a energia que não é refletida entra na célula.
Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).
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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