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Exercícios sobre fibras ópticas

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre as fibras ópticas, que funcionam com base no princípio da reflexão total da luz e são muito utilizadas nas telecomunicações.

Questão 1

A respeito das fibras ópticas, marque a opção incorreta:

a) O índice de refração do núcleo da fibra é maior que o índice da casca.

b) As informações são transmitidas pela fibra óptica por meio de ondas eletromagnéticas.

c) Uma desvantagem das fibras ópticas é que elas são menos resistentes que os fios de cobre, também utilizados para transmissão de informações.

d) As fibras ópticas funcionam baseadas no princípio da reflexão total da luz, e os ângulos de entrada dos raios de luz na fibra são sempre menores que o ângulo limite.

e) As fibras ópticas possuem aplicações na medicina, telecomunicações, pesquisas espaciais etc.

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Questão 2

A tabela a seguir mostra alguns materiais com diferentes índices de refração:

Um estudante de Física idealizou a possibilidade de construção de fibras ópticas a partir desses materiais. Assinale a alternativa em que a criação da fibra óptica não daria certo.

a) Núcleo da fibra: Gelo; Casca da fibra: Quartzo

b) Núcleo da fibra: Diamante; Casca da fibra: Quartzo

c) Núcleo da fibra: Rutilo; Casca da fibra: Diamante

d) Núcleo da fibra: Quartzo; Casca da fibra: Gelo

e) Núcleo da fibra: Diamante; Casca da fibra: Gelo

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Questão 3

A casca de uma fibra óptica é composta por uma material que possui índice de refração igual a 1,5. Sabendo que o mínimo ângulo de entrada da luz na fibra para que ocorra a reflexão total é 42°, determine o índice de refração aproximado do núcleo da fibra.

DADO: sen 42° = 0,67 ; cos 42° = 0,74

a) 1,88

b) 1,12

c) 2,00

d) 2,24

e) 1,55

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Questão 4

(UECE) As fibras ópticas, de grande uso no diagnóstico em Medicina (exame do interior do estômago e 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) reflexão total da luz;

b) dupla refração da luz;

c) polarização da luz;

d) difração da luz;

e) interferência da luz.

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Respostas

Resposta Questão 1

LETRA “D”

As fibras ópticas funcionam com base no princípio da reflexão total, e os ângulos de entrada dos raios de luz na fibra são sempre MAIORES que o ângulo limite.

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Resposta Questão 2

LETRA “A”

Para que ocorram as reflexões totais, o núcleo da fibra ótica deve possuir índice de refração maior que o da casca. Como a água possui um índice de refração menor que o quartzo, ela não poderia compor o núcleo da fibra.

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Resposta Questão 3

LETRA “D”

Sabendo que o núcleo da fibra possui o maior índice de refração, temos que o mínimo ângulo para que haja ocorrência da reflexão total da luz é o ângulo limite. Da definição de ângulo limite, temos:

sen L = NMENOR ÷ NMAIOR

sen 42º = 1,5 ÷ NNÚCLEO

NNÚCLEO = 1,5 ÷ 0,67

NNÚCLEO ≈ 2,24

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Resposta Questão 4

LETRA “A”

O fenômeno que possibilita a existência das fibras ópticas é o da reflexão interna total da luz.

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