Questões Militares Sobre refração em física

Considere uma lente esférica delgada, S, de bordas finas, feita de material de índice de refração n maior do que o índice de refração do ar. Com esta lente podem-se realizar dois experimentos. No primeiro, a lente é imersa em um meio ideal, de índice de refração n₁ , e o seu comportamento óptico, quando um feixe de luz paralela passa por ela, é o mesmo de uma lente côncavo-convexa de índice de refração n imersa no ar. No segundo, a lente S é imersa em um outro meio ideal, de índice de refração n₂ , e o seu comportamento óptico é o mesmo de uma lente convexo-côncava de índice de refração n imersa no ar.

Nessas condições, são feitas as seguintes afirmativas:

I. n₂ > n > n₁.

II. a lente S, quando imersa no ar, pode ser uma lente plano-côncava.

III. a razão entre as vergências da lente S nos dois experimentos não pode ser 1.

IV. as distâncias focais da lente S, nos dois experimentos, são sempre as mesmas.

São corretas, apenas

Três raios de luz monocromáticos correspondendo às cores vermelho (Vm), amarelo (Am) e violeta (Vi) do espectro eletromagnético visível incidem na superfície de separação, perfeitamente plana, entre o ar e a água, fazendo o mesmo ângulo θ com essa superfície, como mostra a figura abaixo.

Sabe-se que α, β e γ são, respectivamente, os ângulos de refração, dos raios vermelho, amarelo e violeta, em relação à normal no ponto de incidência. A opção que melhor representa a relação entre esses ângulos é

A figura abaixo mostra uma face de um arranjo cúbico, montado com duas partes geometricamente iguais. A parte 1 é totalmente preenchida com um líquido de índice de refração n₁ e a parte 2 é um bloco maciço de um material transparente com índice de refração n₂.

Neste arranjo, um raio de luz monocromático, saindo do ponto P, chega ao ponto C sem sofrer desvio de sua direção inicial.

Retirando-se o líquido n₁ e preenchendo-se completamente a parte 1 com um outro líquido de índice de refração n₃, tem-se que o mesmo raio, saindo do ponto P, chega integralmente ao ponto D.

Considere que todos os meios sejam homogêneos, transparentes e isotrópicos, e que a interface entre eles forme um dióptro perfeitamente plano.

Nessas condições, é correto afirmar que o índice de refração n₃ pode ser igual a

Considere um recipiente fixo contendo um líquido em repouso no interior de um vagão em movimento retilíneo e uniforme que se desloca para a direita. A superfície de separação entre o líquido e o ar contido no vagão forma um dióptro perfeitamente plano que é atravessado por um raio luminoso monocromático emitido por uma fonte F fixa no teto do vagão, como mostra a figura abaixo. Nessa condição, o ângulo de incidência do raio luminoso é θ₁ = 60°.

Num determinado momento, o vagão é acelerado horizontalmente para a esquerda com aceleração constante de módulo a= √3/3 g e, nessa nova situação, o ângulo de incidência do raio, neste dióptro plano, passa a ser θ₂. Considerando que a aceleração gravitacional no local é constante e possui módulo igual a g, a razão entre os senos dos ângulos de refração dos raios refratados na primeira e na segunda situações, respectivamente, é

Em um exercício conjunto envolvendo a Força Aérea, o Exército e a Marinha, foram realizadas transmissões de rádio (onda eletromagnética) entre controladores de tráfego em terra e dentro de submarinos. Sabendo que a antena do submarino funciona adequadamente para sinais de rádio com comprimentos de onda iguais a 2m e o índice de refração da água no local era igual a 1,5, assinale a alternativa que indica, corretamente, a freqüência, em MHz, que deve ser usada para que o sinal seja recebido pela antena submersa do submarino.

Dado: módulo da velocidade da luz no vácuo igual a 3 x 10⁸ m /s .

A tirinha abaixo utiliza um fenômeno físico para a construção da piada. Que fenômeno é esse?

Observe a figura a seguir.

Uma fonte F de luz puntiforme está no fundo de um tanque que contém um líquido de índice de refração n. Um disco de madeira de raio r, de comprimento igual à coluna h de líquido, é colocado rente à superfície do líquido, de tal forma que nenhum raio de luz vindo de F seja refratado. Nessas condições, qual é o índice de refração n?

Observe a figura a seguir.

A seção principal de um prisma de vidro, imerso no ar, é um triângulo com ângulos de 30°, 60° e 90°, conforme indica a figura acima. Um raio monocromático incide na direção da normal do lado 1 deste prisma. Com base nos dados apresentados, é correto afirma que este raio emergirá pelo lado L e ângulo β, em relação a sua normal, respectivamente, dados pelo item

Dados: índice de refração do ar = 1

índice de refração do vidro = √2

sen45° = √2/2

Uma pequena lâmpada está colocada no fundo de uma piscina cheia de um determinado líquido com profundidade igual a 2m. Apesar de a lâmpada emitir luz em todas as direções, um observador situado fora da piscina verifica que a superfície do líquido não está toda iluminada, mas apenas uma região circular. Sabe-se que o índice de refração desse líquido é igual a 2. O raio da região circular iluminada da superfície da piscina é então

A figura abaixo mostra um prisma triangular ACB no fundo de um aquário, contendo água, imersos no ar. O prisma e o aquário são feitos do mesmo material. Considere que um raio luminoso penetra na água de modo que o raio refratado incida perpendicularmente à face AB do prisma. Para que o raio incidente na face CB seja totalmente refletido, o valor mínimo do índice de refração do prisma deve ser 

O vidro tem índice de refração absoluto igual a 1,5. Sendo a velocidade da luz no ar e no vácuo aproximadamente igual a 3.10⁸ m/s, pode-se calcular que a velocidade da luz no vidro é igual a

Um feixe de luz incide na interface entre dois meios — I e II —, sendo que o índice de refração do meio I é maior que o do meio II.

No diagrama abaixo são apresentadas quatro retas — m, n, p e q — que podem representar os raios incidente, refletido e transmitido na interface. 

                       

Nessa situação, é CORRETO afirmar que os raios incidente, refletido e transmitido são, respectivamente,

Um tubo de fibra óptica é basicamente um cilindro longo e transparente, de diâmetro d e índice de refração n. Se o tubo é curvado, parte dos raios de luz pode escapar e não se refletir na superfície interna do tubo. Para que haja reflexão total de um feixe de luz inicialmente paralelo ao eixo do tubo, o menor raio de curvatura interno R (ver figura) deve ser igual a

Um hemisfério de vidro maciço de raio de 10 cm e índice de refração n = 3/2 tem sua face plana apoiada sobre uma parede, como ilustra a figura, Um feixe colimado de luz de 1 cm de diâmetro incide sobre a face esférica, centrado na direção do eixo de simetria do hemisfério. Valendo-se das aproximações de ângulos pequenos, sen θ≈ θ e tg θ ≈ θ, o diâmetro do círculo de luz que se forma sobre a superfície da parede é de

Um raio horizontal de luz monocromática atinge um espelho plano vertical após incidir num prisma com abertura de 4^o e índice de refração n = 1,5. Considere o sistema imerso no ar e que tanto o raio emergente do prisma como o refletido pelo espelho estejam no plano do papel, perpendicular ao plano do espelho, como mostrado na figura. Assinale a alternativa que indica respectivamente o angulo e o sentido em que deve ser girado o espelho em torno do eixo perpendicular ao plano do papel que passa pelo ponto O, de modo que o raio refletido retorne paralelamente ao raio incidente no prisma.

Num experimento clássico de Young, d representa a distancia entre as fendas e D a distância entre o plano destas fendas e a tela de projeção das franjas de interferência, como ilustrado na figura. Num primeiro experimento, no ar, utiliza-se luz de comprimento de onda λ1 e, num segundo experimento, na água, utiliza-se luz cujo comprimento de onda no ar é λ 2. As franjas de interferência dos experimentos são registradas numa mesma tela. Sendo o índice de refração da água igual a n, assinale a expressão para a distância entre as franjas de interferência construtiva de ordem m para o primeiro experimento e as de ordem M para o segundo experimento. 

Luz de uma fonte de frequência f gerada no ponto P é conduzida através do sistema mostrado na figura. Se o tubo superior transporta um líquido com índice de refração n movendo-se com velocidade u, e o tubo inferior contêm o mesmo líquido em repouso, qual o valor mínimo de u para causar uma interferência destrutiva no ponto P’?

Luz, que pode ser decomposta em componentes de comprimento de onda com 480 nm e 600nm, incide verticalmente em uma cunha de vidro com ângulo de abertura α = 3,00o  índice de refração de 1,50, conforme a figura, formando linhas de interferência destrutivas. Qual é a distância entre essas linhas?

A luz de uma lâmpada de sódio, cujo comprimento de onda no vácuo é 590 nm, atravessa um tanque cheio de glicerina percorrendo 20 metros em um intervalo de tempo t₁. A mesma luz, agora com o tanque cheio de dissulfeto de carbono, percorre a mesma distância acima em um intervalo de tempo t₂. A diferença t₂-t₁, em nanossegundos, é

Dados: índices de refração: 1,47 (glicerina), e 1,63 (dissulfeto de carbono).

Uma fibra óptica é um filamento flexível, transparente e cilíndrico, que possui uma estrutura simples composta por um núcleo de vidro, por onde a luz se propaga, e uma casca de vidro, ambos com índices de refração diferentes.

Um feixe de luz monocromático, que se propaga no interior do núcleo, sofre reflexão total na superfície de separação entre o núcleo e a casca segundo um ângulo de incidência α , conforme representado no desenho abaixo (corte longitudinal da fibra).

Com relação à reflexão total mencionada acima, são feitas as afirmativas abaixo.

(I) O feixe luminoso propaga-se do meio menos refringente para o meio mais refringente.
(II) Para que ela ocorra, o ângulo de incidência α deve ser inferior ao ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca.
(III) O ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca depende do índice de refração do núcleo e da casca.
(IV) O feixe luminoso não sofre refração na superfície de separação entre o núcleo e a casca.

Dentre as afirmativas acima, as únicas corretas são: