UFRGS 2017 — questão 20 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que acontece com a velocidade, a frequência e o comprimento de onda da luz ao passar do meio 1 para o meio 2.

Passo 1 — qual meio é mais refringente. O raio refratado se aproxima da normal ($\theta_2 < \theta_1$). Pela lei de Snell:

$$n_1\,\text{sen}\,\theta_1 = n_2\,\text{sen}\,\theta_2$$

Se $\text{sen}\,\theta_2 < \text{sen}\,\theta_1$, então $n_2 > n_1$.

Passo 2 — a velocidade diminui. Como $v = c/n$, índice maior significa luz mais lenta.

Passo 3 — a frequência permanece. A frequência é imposta pela fonte. Na interface, cada crista que chega gera uma crista que sai: o número de oscilações por segundo não muda.

Passo 4 — o comprimento de onda diminui. Com $v = \lambda f$ e f fixa, λ cai na mesma proporção que v.

⚠️ A armadilha: achar que a frequência muda na refração (alternativas A, B e E). É a frequência que define a cor da luz monocromática, e ela é a mesma nos dois meios. O que mudam juntos são v e λ.

A ideia em uma frase: na refração, a frequência fica; velocidade e comprimento de onda caem juntos quando a luz entra no meio de índice maior (o raio se aproxima da normal).

Resposta: alternativa D (diminui, permanece e diminui).