Ciências da NaturezaÓptica (Reflexão, Refração, Lentes e Olho Humano)Médio

Questão de Óptica (Reflexão, Refração, Lentes e Olho Humano) — ENEM

Em uma pesquisa de laboratório sobre materiais ópticos usados em novas tecnologias, técnicos medem como a luz se propaga em diferentes meios transparentes. Eles partem do princípio de que a velocidade da luz no vácuo é de aproximadamente 3,0 × 10⁸ metros por segundo e definem o índice de refração de um meio como o quociente entre essa velocidade no vácuo e a velocidade da luz dentro do material. Ao analisar uma amostra de vidro especial, os técnicos verificam que esse índice de refração vale 1,5. Esse dado é importante porque, quanto maior o índice, mais lentamente a luz atravessa o material, informação útil para projetar lentes e fibras ópticas. Considerando que o índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade dentro do vidro, e que esse índice é 1,5, qual é a velocidade da luz no interior dessa amostra de vidro?
A2,0 × 10⁸ m/s
B3,0 × 10⁸ m/s
C4,5 × 10⁸ m/s
D1,5 × 10⁸ m/s
E2,5 × 10⁸ m/s

Gabarito comentado

O índice de refração relaciona-se à velocidade da luz pela expressão n = c / v: quanto maior o índice, menor a velocidade da luz no meio. Isolando v, calcula-se a velocidade dentro do material, conceito essencial para projetar lentes, fibras ópticas e outros dispositivos.

Resolução passo a passo

O índice de refração é definido por n = c / v, em que c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade dentro do meio. Para encontrar v, basta isolar essa grandeza: v = c / n. Substituindo os dados do problema, c = 3,0 × 10⁸ m/s e n = 1,5, obtém-se v = (3,0 × 10⁸) / 1,5 = 2,0 × 10⁸ m/s. Logo, a luz atravessa o vidro mais devagar do que no vácuo, como esperado. O valor 3,0 × 10⁸ m/s ignora o efeito do meio, repetindo a velocidade no vácuo. O resultado 4,5 × 10⁸ vem de multiplicar em vez de dividir, e ainda ultrapassaria a velocidade da luz no vácuo, o que é fisicamente impossível. O valor 1,5 × 10⁸ surge de dividir por 2 indevidamente, enquanto 2,5 × 10⁸ não corresponde a nenhuma operação coerente com os dados.

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