Exames nº 2 – Refração e reflexão total

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⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 6 · Ondas eletromagnéticas
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Exames e testes intermédios nº2

Exames: refração, reflexão e reflexão total

⏱ ≈ 75 min de trabalho📝 15 exercícios🟢 4 fáceis🟠 6 médios🔴 5 difíceis✅ Correção automática📖 Resolução detalhada
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📝 15 exercícios

Itens de exames nacionais e testes intermédios sobre este tema, adaptados (dados e figuras novos), com o grau de dificuldade e a cotação de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio passo a passo.

1Fácil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2016 – 2.ª fase Para diversos ângulos de incidência na superfície de separação ar–vidro, mediram-se os ângulos de refração. A tabela regista sen αi e sen αr: (0,342; 0,232), (0,423; 0,291), (0,500; 0,342), (0,574; 0,392), (0,643; 0,438).

1.1. Determina o índice de refração do vidro, apresentando a equação da reta de ajuste (nar = 1,00).

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1.1
Dados: Pares (sen αr ; sen αi) da tabela · n₁ = 1,00

Pedido: nvidro.

  1. Da lei de Snell: sen αi = nvidro·sen αr (n do ar = 1). O declive de sen αi em função de sen αr é n.
  2. Reta de ajuste (calculadora).sen αi = 1,47 · sen αr + b
  3. Declive.nvidro = 1,47
✅ nvidro ≈ 1,47.

2Fácil 8 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2016 – 2.ª fase Representando o ângulo de reflexão em função do ângulo de incidência (mesma escala nos dois eixos), obtém-se…

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Opção
(A)
✔
Opção (A). θr = θi.

3Médio 12 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2018 – 1.ª fase Quando um feixe de luz laser passa do vidro para o ar, mantêm-se constantes…

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Opção
(A)
✔
Opção (A). Na refração só T e f se mantêm.

4Médio 20 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2018 – 1.ª fase Um feixe muito fino de luz laser propaga-se num vidro de índice de refração 1,51 e incide na superfície de separação vidro–ar (n = 1,00).

4.1. Determina o ângulo crítico.

4.2. Indica, justificando, o que acontece se o ângulo de incidência for 45°.

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4.1
Dados: n₁ = 1,51 · n₂ = 1,00

Pedido: θc.

  1. sen θc = n₂/n₁.sen θc = 1,001,51 = 0,662
  2. Ângulo.θc = 41,5°
✅ θc = 41,5°.
4.2
Como 45° > 41,5° e a luz passa do meio de maior para o de menor índice de refração, ocorre reflexão total.

5Médio 20 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2023 – 2.ª fase O índice de refração de um vidro diminui à medida que o comprimento de onda da radiação (no vácuo) aumenta.

5.1. Explica como varia a velocidade de propagação da radiação no vidro quando o comprimento de onda no vácuo aumenta.

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5.1
Como v = c/n, se n diminui quando λ aumenta, a velocidade de propagação no vidro aumenta com o aumento do comprimento de onda no vácuo.

6Difícil 24 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2017 – 2.ª fase Um feixe de radiação monocromática de comprimento de onda 588 nm no vácuo propaga-se num vidro de índice de refração 1,73 (valor da tabela do exame, para esta radiação).

6.1. Determina a velocidade de propagação e o comprimento de onda no vidro.

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6.1
Dados: λ₀ = 588 nm · n = 1,73

Pedido: v e λ.

  1. Velocidade.v = cn = 3,00×10⁸1,73 = 1,73×10⁸ m/s
  2. Comprimento de onda.λ = λ₀n = 5881,73 = 340 nm
✅ v ≈ 1,73×10⁸ m/s · λ ≈ 340 nm.

7Difícil 16 pontos Classifica cada afirmação como verdadeira (V) ou falsa (F).

Na reflexão, o ângulo de reflexão é igual ao de incidência.
Na refração a frequência da onda diminui.
A reflexão total só ocorre se n₁ > n₂.
A luz visível sofre difração apreciável numa porta.
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✔
V. F: f é constante. V. F: a ≫ λ.

8Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um raio luminoso passa de um meio de índice 1,00 para outro de índice 1,33, com ângulo de incidência de 40°. Qual é o ângulo de refração?

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Opção
(C)
✔
Dados: n₁ = 1,00 · n₂ = 1,33 · θ₁ = 40°

Pedido: θ₂.

  1. Lei de Snell-Descartes.n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂ ⇒ sen θ₂ = 1,00 × sen 40°1,33 = 0,483
  2. Ângulo.θ₂ = arcsen(0,483) = 28,9°
✅ θ₂ = 28,9° → opção (C).

9Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais Qual é o ângulo crítico para a luz que passa de um meio de índice 1,50 para outro de índice 1,00?

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Opção
(A)
✔
Dados: n₁ = 1,50 · n₂ = 1,00

Pedido: θc.

  1. θ₂ = 90°.sen θc = n₂n₁ = 1,001,50 = 0,667
  2. Ângulo.θc = 41,8°
✅ θc = 41,8° → opção (A).

10Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais A luz propaga-se num meio de índice 2,42 e incide na fronteira com o ar (n = 1,00) com ângulo de incidência de 60°. Ocorre reflexão total?

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Opção
(D)
✔
Dados: n₁ = 2,42 · n₂ = 1,00 · θ₁ = 60°

Pedido: Reflexão total?

  1. Ângulo crítico.sen θc = 1,002,42 ⇒ θc = 24,4°
  2. Comparar.60° > 24,4°
✅ Sim → Sim, porque 60° > θc = 24,4° → opção (D).

11Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Qual é a velocidade da luz num meio com índice de refração 1,50?

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Opção
(D)
✔
Dados: n = 1,50 · c = 3,00×10⁸ m/s

Pedido: v.

  1. n = c/v.v = cn = 3,00×10⁸1,50 = 2,00×10⁸ m/s
✅ v = 2,00×10⁸ m/s → opção (D).

12Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um raio de luz incide num espelho plano com ângulo de incidência de 65°. Qual é o ângulo entre o raio refletido e a superfície do espelho?

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Opção
(D)
✔
Dados: θi = 65°

Pedido: Ângulo com a superfície.

  1. Lei da reflexão.θr = θi = 65° (com a normal)
  2. Com a superfície.90° − 65° = 25°
✅ O ângulo é 25° → 25° → opção (D).

13Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Luz de comprimento de onda 700 nm no vácuo penetra num vidro de índice 1,33. Qual é o comprimento de onda no vidro?

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Opção
(C)
✔
Dados: λ₀ = 700 nm · n = 1,33

Pedido: λ.

  1. A frequência mantém-se; v = c/n.λ = λ₀n = 7001,33 = 526 nm
✅ λ = 526 nm → opção (C).

14Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um raio luminoso passa de um meio de índice 1,00 para outro de índice 1,50, com ângulo de incidência de 40°. Qual é o ângulo de refração?

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Opção
(B)
✔
Dados: n₁ = 1,00 · n₂ = 1,50 · θ₁ = 40°

Pedido: θ₂.

  1. Lei de Snell-Descartes.n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂ ⇒ sen θ₂ = 1,00 × sen 40°1,50 = 0,429
  2. Ângulo.θ₂ = arcsen(0,429) = 25,4°
✅ θ₂ = 25,4° → opção (B).

15Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais Qual é o ângulo crítico para a luz que passa de um meio de índice 1,50 para outro de índice 1,33?

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Opção
(A)
✔
Dados: n₁ = 1,50 · n₂ = 1,33

Pedido: θc.

  1. θ₂ = 90°.sen θc = n₂n₁ = 1,331,50 = 0,887
  2. Ângulo.θc = 62,5°
✅ θc = 62,5° → opção (A).

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