Lição de casa da aula: Ângulo Crítico para Reflexão Interna Total Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a relacionar os caminhos dos raios de luz refratados e refletidos internamente aos índices de refração da mídia em que viajam.

Questão 1

Qual das seguintes fórmulas representa corretamente a relação entre o ângulo crítico de reflexão total 𝜃 de um raio de luz, o índice de refração 𝑛 da substância na qual a luz propaga e o índice de refração 𝑛 da substância quando a luz é refletida na sua superfície?

  • Asen𝜃=𝑛𝑛
  • Bsen𝜃=𝑛𝑛
  • C𝜃=𝑛𝑛
  • D𝜃=𝑛𝑛sen
  • Esensen𝜃=𝑛𝑛

Questão 2

Qual é o ângulo crítico de um raio de luz que se propaga em água com um índice de refração 1,33 e que incide na superfície da água acima da qual há ar com um índice de refração 1,00? Apresente a resposta arredondada às unidades dos graus.

Questão 3

Qual é o ângulo crítico de um raio de luz que se propaga em água com um índice de refração de 1,33 que incide na superfície da água acima da qual se encontra gelo com um índice de refração de 1,31? Apresente a resposta em graus arredondada às unidades.

Questão 4

Os raios de luz seguem os caminhos mostrados no diagrama entre as substâncias com índices de refração 𝑛, 𝑛, e 𝑛. Três caminhos são mostrados para os raios hipotéticos - raio I, raio II e raio III - que emergem da substância com o índice de refração 𝑛 na substância com o índice de refração 𝑛.

Qual dos 𝑛, 𝑛, e 𝑛 é o maior índice de refração?

  • A𝑛
  • B𝑛
  • C𝑛

Qual dos 𝑛, 𝑛, e 𝑛 é o menor índice de refração?

  • A𝑛
  • B𝑛
  • C𝑛

Qual raio I, raio II e raio III mostra corretamente o caminho que a luz tomaria?

  • ARaio I
  • BRaio III
  • CRaio II

Questão 5

Os raios de luz viajam através do querosene. Uma camada de água com índice de refração de 1,33 flutua na superfície do querosene. Os raios de luz que incidem na interface do querosene e da água em ângulos de 16,9 da superfície ou menos são totalmente refletidos internamente. Qual é o índice de refração do querosene? Dê sua resposta com duas casas decimais.

Questão 6

O ângulo crítico necessário para a reflexão interna total em um limite entre duas substâncias é 30. O índice de refração do meio de onde a luz é refletida é 1,1. Qual é a diferença entre o índice de refração do meio a partir do qual a luz é refletida e o índice de refração do meio no qual a luz se propaga antes de ser refletida?

Questão 7

O diagrama mostra um raio de luz que é transmitido da substância I para a substância II num ângulo 𝜃 da fronteira entre as substâncias. O raio é refletido de novo para a substância II na fronteira da substância III. Para qualquer ângulo 𝜃 maior do que 𝜃, o raio de luz é transmitido para a substância II. Determine o ângulo 𝜃, arredondado às unidades.

Questão 8

Os raios de luz seguem os caminhos mostrados no diagrama. Encontre a diferença entre os ângulos 𝜃 e 𝜃. Responda para o grau mais próximo.

Questão 9

Um raio de luz se propaga de uma extremidade de um cabo de fibra óptica para a outra extremidade, conforme mostrado no diagrama. A meio caminho entre as extremidades do cabo, o raio incide no limite entre o núcleo da fibra e seu revestimento em um ângulo desprezivelmente maior do que o ângulo crítico.

Quantos nanosegundos demora para o raio passar de uma extremidade do cabo de fibra para a outra?

Se um cabo como o cabo mostrado fosse colocado ao redor da superfície da Terra e um raio de luz se propagasse ao longo dele, refletindo como mostrado no diagrama, quantas vezes por segundo o raio de luz passaria por todo o comprimento do cabo? Use um valor de 6‎ ‎370 km para o raio da Terra. Responda com duas casas decimais.

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