UEM 2010 (Inverno) — questão 26 de Física
Enunciado em texto
Considere um feixe de luz monocromática que se propaga no ar (índice de refração igual a 1) e incide obliquamente à superfície de uma amostra de gelatina (índice de refração ), conforme ilustra a figura abaixo, onde estão apresentados somente os raios luminosos de interesse.
[Figura: bloco retangular de gelatina com ar acima (Face 1, a face de cima) e ar abaixo (Face 2, a face de baixo). Um raio vem do ar, de cima e da esquerda, e incide na Face 1 formando 45° com a normal (reta vertical) nesse ponto. Dentro da gelatina, o raio refratado desce formando o ângulo com essa normal, atinge a Face 2, reflete-se e sobe; o ângulo entre o raio que desce e o raio que sobe, no ponto da Face 2, é . O raio refletido chega de novo à Face 1, onde sai para o ar, formando o ângulo com a própria superfície da Face 1. Retas verticais (normais) passam pelos dois pontos da Face 1.]
(01) Utilizando os conceitos de refração e reflexão da luz, podemos afirmar que os ângulos , e valem 30°, 60° e 45°, respectivamente.
(02) Como o ângulo de incidência na face 2 é inferior ao ângulo limite de incidência para esse par de meios, podemos afirmar que não ocorrerá o fenômeno de reflexão total nessa face.
(04) O sistema coloidal gelatina é classificado como uma emulsão.
(08) A capacidade de visualização do feixe luminoso no interior da gelatina é explicada pelo efeito Tyndall.
(16) A mudança de direção de propagação do feixe de luz, ao passar do ar para a gelatina, é um fenômeno chamado de refração.
(Enunciado e figura: Vestibular UEM 2010 (Inverno) — 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: aplicar a lei de Snell e a reflexão ao caminho do raio, e julgar duas afirmações de química sobre a gelatina.
Passo 1 — entrada na Face 1. Pela lei de Snell, com incidência de 45°:
Passo 2 — reflexão na Face 2. As faces são paralelas, então o raio chega à Face 2 com 30° em relação à normal e se reflete com 30° do outro lado. O ângulo entre o raio incidente e o refletido é .
Passo 3 — saída pela Face 1. O raio chega à Face 1 com 30° em relação à normal; pela reversibilidade, sai para o ar com 45° em relação à normal. Como é medido a partir da superfície: .
(01) Verdadeira. 30°, 60° e 45°.
(02) Verdadeira. O ângulo limite da gelatina para o ar:
A incidência na Face 2 é de 30°, menor que 45°: há reflexão parcial (a desenhada), mas não reflexão total; parte da luz sai para o ar por baixo.
(04) Falsa. Emulsão é líquido disperso em líquido (como a maionese). A gelatina é um gel: um líquido (a água) disperso num sólido.
(08) Verdadeira. As partículas coloidais espalham a luz, e o caminho do feixe fica visível dentro da gelatina: é o efeito Tyndall (o mesmo que deixa visível o feixe do farol na neblina).
(16) Verdadeira. A mudança de direção na passagem entre meios de índices diferentes, com mudança de velocidade, é a refração.
⚠️ A armadilha: na (01), tomar como o ângulo com a normal. Na figura ele está entre o raio e a face; aqui, por coincidência, os dois valem 45°.
A ideia em uma frase: com índice √2, o raio que entra a 45° refrata a 30°, e o ângulo limite é 45°: com 30° na face de baixo não há reflexão total.
Resposta: soma 27 (01 + 02 + 08 + 16).
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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