Questões de Física - Óptica

Um pescador, em cima de um pequeno barco, observa atento um peixe e estima que ele se encontre a 50 cm de profundidade da superfície de águas calmas da lagoa onde pesca. O que aquele pescador não sabia é que, devido ao fenômeno da refração da luz, neste caso, ao passar de um meio mais refringente (água) para um meio menos refringente (ar atmosférico), a luz sofre uma deflexão, ou, em outras palavras, um desvio em sua trajetória, e temos uma “impressão errada” da profundidade dos objetos. Da mesma forma, quando olhamos para uma piscina com água, estando do lado de fora, temos a sensação de a piscina ser mais rasa. O mesmo fenômeno ocorre quando mergulhamos um lápis em um copo com água e temos a impressão de que o lápis se quebra na superfície da água.

Levando-se em consideração o fenômeno da refração da luz ao passar de um meio para outro meio e a partir da estimativa do pescador, calcule a profundidade real a que se encontra O peixe a partir da superfície da lagoa, e assinale a opção correta. 

Dados:

Índice de refração do ar atmosférico: 1; e

Índice de refração da água: 1,3.

Um estudante preenche um recipiente de fundo grosso, feito de material transparente de índice de refração n_r = 1,45, com água pura. Em seguida, projeta um feixe de luz sobre a superfície da água, o qual atravessa líquido e atinge a interface entre a água e o fundo do recipiente, como ilustra a figura, em que i é o ângulo de incidência e r o ângulo de refração.

O estudante também tem em mãos um gráfico, reproduzido a seguir, que descreve como o índice de refração da água varia quando se lhe adiciona açúcar.

Para que o feixe com o mesmo ângulo de incidência i refrate no fundo do recipiente sem sofrer desvio de sua trajetória original, o estudante deve adicionar açúcar à água até que ela atinja a concentração de

A figura ilustra um raio de luz incidindo sobre uma massa d’água cuja superfície é perfeitamente plana. Parte da energia da luz penetra a água e parte é refletida de volta para o ar.

O raio refletido e o raio refratado irão atingir respectivamente quais dos pontos indicados na figura?

As fibras ópticas, de grande uso no diagnóstico em Medicina (exame do interior do estômago e de outras cavidades), devem sua importância ao fato de que nelas a luz se propaga sem “escapar” do seu interior, não obstante serem feitas de material transparente.

A explicação para o fenômeno reside na ocorrência, no interior das fibras, de:

A figura a seguir apresenta uma cuba de vidro preenchida por água.

Um feixe de luz incide formando um ângulo de 30º com uma reta normal.

Adote sin 30º = 0,50 e cos 30º = 0,86.

Se os índices de refração da água e do vidro forem, respectivamente, 1,2 e 1,5, o arcoseno do ângulo de refração será

A fibra óptica é um filamento extremamente fino e flexível, feito de vidro, plástico ou outro isolante elétrico, muito utilizada nos exames médicos (endoscopias) ou nas telecomunicações, entre outras aplicações possíveis. A luz que incide em uma das extremidades de uma fibra óptica percorre seu interior como representado na figura a seguir.

O princípio físico de funcionamento de uma fibra óptica está representado no esquema a seguir. Nele, o retângulo representa a fibra óptica e os segmentos de reta indicam um feixe de luz, que, a partir do ar no lado esquerdo da fibra, incide sobre sua extremidade, percorre seu interior e sai na extremidade direita.

Nesse esquema, são observados os seguintes fenômenos ópticos: