Nesta aula, vamos resolver algumas questões sobre Reflexão Total da Luz. Antes, vamos revisar os principais conceitos. Acompanhe!
Ângulo Limite e Reflexão Total da Luz
Quando a luz sofre refração de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o raio de luz se afasta da normal, como determina a Lei de Snell-Descartes
Quanto maior o ângulo de incidência, maior o ângulo de refração.
Chega uma hora que o ângulo de incidência é tão grande que o raio refratado fica quase rasante à superfície de separação dos meios. Neste caso, chamamos o ângulo de incidência de Ângulo Limite, L.
Este ângulo Limite pode ser calculado usando a Lei de Snell:
Como sen 90°= 1, temos
Como o meio B é menos refringente que o meio A, podemos escrever:
Se o ângulo de incidência for maior que o ângulo Limite L, a luz não mais refrata e sofre a chamada reflexão total, retornando para o meio de origem.
Note que o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência:
r = i
Condições para ocorrer a Reflexão Total:
1) A luz deve se propagar no sentido do meio mais refringente para o meio menos refringente
2) O ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo Limite: i > L
Exercícios de Reflexão Total
1. (Fmc) Refratômetro é um dispositivo óptico utilizado para medir o índice de refração de substâncias translúcidas. A substância é depositada sobre a superfície plana de um meio com índice de refração conhecido (n0). Um feixe de luz monocromático atravessa esse meio e incide na interface que o separa da substância cujo índice de refração (n) desejamos medir. O refratômetro faz uso do fenômeno de reflexão total, onde raios de luz com ângulos de incidência maiores do que um ângulo limite (ou crítico) são totalmente refletidos nessa interface. O refratômetro identifica esse ângulo limite e, a partir dele, n é determinado.
Dois líquidos com índices de refrações distintos n1 e n2 são observados em um refratômetro. Verifica-se que o ângulo limite do líquido 1 é maior que o do líquido 2.
A relação entre os índices de refração n0, n1 e n2 é:
a) n0 > n1 > n2
b) n0 > n2 > n1
c) n2 > n1 > n0
d) n1 > n2 > n0
e) n1 > n0 > n2
Resposta: [A]
2. (Mackenzie)
A flor Vitória Régia em um lago amazonense calmo
A vitória régia é uma flor da Amazônia que tem forma de círculo. Tentando guardar uma pepita de ouro, um índio a pendurou em um barbante prendendo a outra extremidade bem no centro de uma vitória régia de raio R = 0,50 m dentro da água de um lago amazonense muito calmo. Considerando-se o índice de refração do ar igual a 1,0 o da água nA e o comprimento do barbante, depois de amarrado no centro da flor e solto, 50 cm pode-se afirmar que o valor de nA de modo que, do lado de fora do lago, ninguém consiga ver a pepita de ouro é:
Resposta: [C]
3. (Ita) Em férias no litoral, um estudante faz para um colega as seguintes observações:
I. A luz solar consiste de uma onda eletromagnética transversal, não polarizada e policromática.
II. A partir de um certo horário, toda a luz solar que incide sobre o mar sofre reflexão total.
III. A brisa marítima é decorrente da diferença entre o calor específico da areia e o da água do mar.
A respeito dessas observações, é correto afirmar que
a) todas são verdadeiras.
b) apenas I é falsa.
c) apenas II é falsa.
d) apenas III é falsa.
e) há mais de uma observação falsa.
Resposta: C
[I] Verdadeira. A luz solar é uma onda eletromagnética transversal, cujos campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à sua direção de propagação em planos diversos, o que implica numa característica de não polarização. E como a luz solar (supostamente branca) é constituída pela junção de várias cores, ela é policromática.
[II] Falsa. Para que ocorra reflexão total, o raio de luz deve partir do meio mais refringente para o menos refringente. Como nar<nagua não ocorre tal fenômeno.
[III] Verdadeira. A diferença entre os calores específicos cagua > careia dos meios faz com que haja diferença nas temperaturas do ar sobre ambos, assim como em suas densidades, fazendo com que o ar sobre a areia suba e o ar sobre a água do mar se desloque para o continente.
4. (Fgv) São dados os índices de refração absolutos dos seguintes meios ópticos: nar = 1 nágua = 1,3; nvidro C = 1,5 nvidro P = 1,8
Um raio de luz monocromática foi emitido sobre um sistema óptico formado por 3 desses meios, obtendo-se a configuração seguinte. I e II são dioptros planos, que separam os meios A de B e B de C respectivamente.
Resposta: A
5. (Ufjf-pism) Em um experimento realizado em um laboratório, Maria Meitner colocou uma caneta laser adequadamente protegida no fundo de um aquário e depois o encheu com um líquido desconhecido. Ao instalar o laser, ela mediu o ângulo limite, para que ocorra a reflexão total na interface com o ar, encontrando o valor de A figura a seguir representa o experimento, sendo que a seta no fundo do aquário representa a caneta laser e as outras, por sua vez, indicam a direção de propagação do feixe.
Dados: cos 42° = 0.74; sen 42° = 0.67
nar = 1 (índice de refração do ar).
Os índices de refração de cinco líquidos diferentes estão indicados na tabela abaixo.
O índice de refração de qual líquido se aproxima mais do obtido pelo experimento de Maria Meitner?
a) Do líquido 5.
b) Do líquido 4.
c) Do líquido 3.
d) Do líquido 2.
e) Do líquido 1.
Resposta: C
Aplicando a Lei de Snell, temos:
Para aprender mais
Espero que você tenha entendido um pouco melhor a Reflexão Total. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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