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Exercícios sobre reflexão total da luz

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre a reflexão total da luz, fenômeno que pode ocorrer quando a luz muda do maior para o menor índice de refração.

Questão 1

(UFRR) As fibras ópticas são fios extremamente finos, flexíveis e transparentes. São constituídas geralmente por náilon ou vidro. Quando um sinal luminoso é lançado nesses fios, a luz percorrerá a estrutura com velocidade próxima à que desenvolve no vácuo e, ao se chocar com a superfície de separação vidro/ar, não sofrerá refração, pois, o ângulo de incidência do raio de luz será sempre superior ao do ângulo limite, devido à espessura mínima do fio. Como consequência, haverá o fenômeno indicado corretamente na alternativa:

a) difusão;

b) interferência;

c) dispersão;

d) refração;

e) reflexão total.

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Questão 2

(Unirg-TO) 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:

a) difração e reflexão total.

b) difração e interferência.

c) refração e reflexão total.

d) refração e interferência.

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Questão 3

Determinado raio de luz incide sobre a superfície de separação de dois meios com diferentes índices de refração. Sabendo que o raio de luz movimenta-se no sentido do maior para o menor índice de refração e que os valores dos índices de refração dos meios em questão são 2,5 e 3,5, determine, aproximadamente, o valor do ângulo limite.

a) 46°

b) 40°

c) 36°

d) 30°

e) 28°

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Questão 4

Analise as seguintes afirmações a respeito da reflexão total da luz:

I – A reflexão total ocorre sempre que o ângulo de incidência da luz é maior que o ângulo limite, na passagem da região de maior para a de menor índice de refração;

II – A reflexão total ocorre sempre que o ângulo de incidência da luz é maior que o ângulo limite, na passagem da região de menor para a de maior índice de refração;

III – O ângulo limite sempre é igual a 90°;

IV – O núcleo de uma fibra óptica é a região de maior índice de refração.

Está correto o que se afirma em:

a) I e III

b) II, III e IV

c) I, II e IV

d) I e IV

e) I e II

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra E

A reflexão total ocorre quando a luz incide com um ângulo superior ao ângulo determinado como limite. A incidência deve ocorrer entre a superfície de separação de um meio com maior índice de refração para outro de menor índice.

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Resposta Questão 2

Letra C

Ao entrar na fibra óptica, a luz sofre mudança de meio de propagação, o que caracteriza o fenômeno da refração. A propagação da luz na fibra só é possível graças ao fenômeno da reflexão total.

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Resposta Questão 3

Letra A

O seno do ângulo limite é determinado pela razão entre o menor e o maior índice de refração. Sendo assim, podemos escrever:

senθLIMITE = 2,5 ÷ 3,5

senθLIMITE ≈ 0,71

O ângulo de 46° possui o valor de seno mais próximo de 0,71.

sen46° = 0,719

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Resposta Questão 4

Letra D

I – Verdadeira;

II – Falsa. A reflexão total ocorre sempre que o ângulo de incidência da luz for maior que o ângulo limite, na passagem da região de MAIOR para a de MENOR índice de refração.

III – Falsa. Se o ângulo de incidência for exatamente igual ao ângulo limite, o ângulo de refração será de 90°. O seno do ângulo limite é determinado pela razão entre o menor e o maior índice de refração.

IV – Verdadeiro. A luz sofre reflexões totais para mover-se por dentro da fibra óptica. Sendo assim, o índice de refração do núcleo da fibra deve sempre ser maior que o índice de refração da casca.

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