Em uma aula de laboratório de física, utilizando-se o arranjo experimental esquematizado na figura, foi medido…

Questão

Em uma aula de laboratório de física, utilizando-se o arranjo experimental esquematizado na figura, foi medido o índice de refração de um material sintético chamado poliestireno. Nessa experiência, radiação eletromagnética, proveniente de um gerador de micro-ondas, propaga-se no ar e incide perpendicularmente em um dos lados de um bloco de poliestireno, cuja seção reta é um triângulo retângulo, que tem um dos ângulos medindo 25°, conforme a figura. Um detector de micro-ondas indica que a radiação eletromagnética sai do bloco propagando-se no ar em uma direção que forma um ângulo de 15° com a de incidência. [IMAGEM] A partir desse resultado, conclui-se que o índice de refração do poliestireno em relação ao ar para essa micro-onda é, aproximadamente, [FUVEST 2017 - Questão 65] FUVEST - 2017

1. A) 1,3
2. B) 1,5
3. C) 1,7
4. D) 2,0
5. E) 2,2

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. A micro-onda entra perpendicularmente na face do bloco, por isso não sofre desvio nessa face. Ela segue em linha reta até a face inclinada (a hipotenusa), onde incide com ângulo de 25° em relação à normal, conforme a figura. Passo 2: Na face inclinada, a onda passa do poliestireno para o ar. Pela lei de Snell, n_poliestireno x sen(25°) = n_ar x sen(r), com n_ar = 1. Passo 3: O detector indica que a onda que sai do bloco forma 15° com a direção de incidência original. Como a onda interna chega paralela à face de entrada e o ângulo de incidência interna é 25°, a direção de saída, medida a partir da normal, corresponde a um ângulo de refração de 40° (25° + 15°). Passo 4: Aplicando a lei de Snell: n = sen(40°) / sen(25°) = 0,643 / 0,423 ≈ 1,52, que é aproximadamente 1,5. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A (1,3) seria obtido com um ângulo de refração muito menor que 40°, o que não corresponde ao desvio medido. C (1,7) exige um ângulo de refração próximo de 45°, valor maior que o obtido a partir do desvio de 15°. D (2,0) exige sen(r) = 2 x sen(25°) ≈ 0,85, ou seja, r perto de 60°, que não corresponde ao resultado da figura. E (2,2) exige sen(r) próximo de 0,93, incompatível com o desvio de 15°. Conclusão: o índice de refração do poliestireno em relação ao ar é aproximadamente 1,5, alternativa B.

💡 Dica: Use a lei de Snell para relacionar os ângulos e calcular o índice de refração.

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