UEMG 2007 — questão 36 de Física
Enunciado em texto
Dois raios de luz, um vermelho e o outro azul, são lançados paralelos um ao outro, mas obliquamente em relação à superfície da água, como na figura abaixo. Sabe-se que a freqüência da luz vermelha é menor que a freqüência da luz azul.
[Figura: um recipiente com água; acima da superfície, a indicação “ar”. Dois raios paralelos, rotulados “Luz vermelha” (à esquerda) e “Luz azul” (à direita), descem inclinados da esquerda para a direita e atingem a superfície. Na água, os dois se aproximam da normal, mas o raio azul fica mais próximo da vertical (desvia mais) do que o vermelho.]
Em relação à essa situação, assinale a alternativa que traz APENAS AFIRMAÇÕES CORRETAS.
A) As velocidades das luzes vermelha e azul na água têm o mesmo valor.
B) A freqüência da luz vermelha na água é diferente da freqüência da luz vermelha no ar.
C) Um fóton de luz vermelha tem menor energia que um fóton de luz azul.
D) As freqüências das luzes azul e vermelha na água são iguais.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UEMG 2007 — Universidade do Estado de Minas Gerais.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG).
Resolução comentada
O que a questão pede: a afirmação correta sobre a luz vermelha e a azul ao passarem do ar para a água.
Passo 1 — energia do fóton. A energia de um fóton é proporcional à frequência (relação de Planck):
Como , o fóton vermelho tem menos energia que o azul. A alternativa C está correta.
Passo 2 — conferindo as outras.
A: a figura mostra que o azul desvia mais, ou seja, a água tem índice de refração maior para o azul. Como , o azul anda mais devagar na água que o vermelho. As velocidades são diferentes (é a dispersão, a mesma que separa as cores no arco-íris). Falsa.
B: a frequência é dada pela fonte e não muda na refração. A luz vermelha tem a mesma frequência no ar e na água. Falsa.
D: as frequências da luz azul e da vermelha já eram diferentes no ar e continuam diferentes na água. Falsa.
⚠️ A armadilha: a alternativa A. No vácuo todas as cores andam a , e é fácil estender isso para a água. Num meio material, cada cor tem a sua velocidade, e é exatamente isso que faz os dois raios desviarem de modo diferente na figura.
A ideia em uma frase: mais frequência, fóton mais energético; e na refração a frequência de cada cor se mantém, enquanto a velocidade depende da cor.
Resposta: alternativa C (o fóton vermelho tem menos energia que o azul).
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.