UNESP 2022 (2ª fase) — questão 53 de Física

Gabarito AÓptica — ângulo limite, índice de refração e lei de Snell2ª fase · Conhecimentos Específicos · Versão 1

Enunciado da questão 53 de Física do UNESP 2022 (2ª fase) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

A figura representa um raio de luz monocromática propagando-se pelo ar (n = 1), incidindo na superfície de um bloco feito de material homogêneo e transparente com um ângulo de incidência de 60º e refratando-se com um ângulo de refração r.

[Figura: superfície horizontal separando o Ar (em cima) do Bloco (embaixo), com a normal tracejada vertical. O raio vem do ar, de cima para baixo e da esquerda para a direita, fazendo 60° com a normal, e entra no bloco fazendo o ângulo r com a normal, mais próximo dela.]

r	25,6º	29,3º	30,0º	35,3º	45,0º	60,0º
sen (r)	$\dfrac{\sqrt{3}}{4}$	$\dfrac{\sqrt{6}}{5}$	$\dfrac{1}{2}$	$\dfrac{\sqrt{3}}{3}$	$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$	$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$

Sabendo que o ângulo limite de incidência para refração da luz desse bloco para o ar é de 30º e considerando os valores indicados na tabela, o valor de r, quando o ângulo de incidência no ar for 60º, é

(A) 25,6º

(B) 29,3º

(D) 35,3º

(E) 45,0º

(Enunciado e figura: Vestibular Unesp 2022, 2ª fase — Unesp/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual Paulista (Unesp) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o ângulo de refração dentro do bloco. Falta o índice do bloco, e quem o entrega é o ângulo limite.

Passo 1 — o índice do bloco, pelo ângulo limite. No ângulo limite L, a luz que vai do bloco para o ar sai rasante (90°). Pela lei de Snell:

$n\,\text{sen}\,L = n_{ar}\,\text{sen}\,90^{\circ}$

$n \times \frac{1}{2} = 1 \;\Rightarrow\; n = 2$

Passo 2 — Snell na entrada, do ar para o bloco:

$1 \times \text{sen}\,60^{\circ} = 2\,\text{sen}\,r$

$\text{sen}\,r = \frac{\sqrt{3}/2}{2} = \frac{\sqrt{3}}{4}$

Pela tabela, r = 25,6°.

Conferindo: o bloco é mais refringente que o ar, então o raio se aproxima da normal: 25,6° < 60°.

⚠️ A armadilha: confundir o ângulo limite com o ângulo de refração e responder 30° (alternativa C). O ângulo limite vale para a luz saindo do bloco; aqui ela está entrando, com 60° de incidência. Outro erro: escrever $n = \text{sen}\,30^{\circ} = 0{,}5$ , menor que 1, o que é impossível para um meio material.

A ideia em uma frase: o ângulo limite dá o índice (sen L = 1/n); com o índice, a lei de Snell dá o ângulo de refração.

Resposta: alternativa A (25,6°).

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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