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Física

Colégio Objetivo
Um prisma de vidro tem um ângulo de 30 graus. Se a luz branca entra no prisma com um ângulo de incidência de 60 graus, qual é o ângulo de refração na saída do prisma?

A) 30 graus
B) 45 graus
C) 60 graus
D) 75 graus
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Estudando com Questões

há 10 meses

Respostas

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há 10 meses

Para resolver essa questão, precisamos aplicar a Lei de Snell, que relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração dos meios. 1. Ângulo de incidência (i): 60 graus. 2. Ângulo do prisma (A): 30 graus. Quando a luz entra no prisma, ela passa de um meio (ar) para outro (vidro). Vamos considerar que o índice de refração do ar é aproximadamente 1 e o do vidro é cerca de 1,5. Usando a Lei de Snell na entrada do prisma: \[ n_1 \cdot \sin(i) = n_2 \cdot \sin(r_1) \] onde: - \( n_1 = 1 \) (ar) - \( n_2 = 1,5 \) (vidro) - \( i = 60^\circ \) - \( r_1 \) é o ângulo de refração na entrada. Substituindo os valores: \[ 1 \cdot \sin(60^\circ) = 1,5 \cdot \sin(r_1) \] Calculando \( \sin(60^\circ) \): \[ \sin(60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} \] Portanto: \[ \frac{\sqrt{3}}{2} = 1,5 \cdot \sin(r_1) \] Resolvendo para \( \sin(r_1) \): \[ \sin(r_1) = \frac{\sqrt{3}}{2 \cdot 1,5} = \frac{\sqrt{3}}{3} \] Agora, encontramos \( r_1 \): \[ r_1 \approx 35^\circ \] Agora, precisamos considerar a refração na saída do prisma. O ângulo de refração na saída do prisma (r_2) pode ser encontrado usando a relação: \[ r_1 + r_2 = A \] Portanto: \[ 35^\circ + r_2 = 30^\circ \] Resolvendo para \( r_2 \): \[ r_2 = 30^\circ - 35^\circ = -5^\circ \] Isso não faz sentido, então precisamos considerar que o ângulo de refração na saída do prisma deve ser calculado novamente, considerando que a luz está saindo do vidro para o ar. Usando novamente a Lei de Snell na saída do prisma: \[ n_2 \cdot \sin(r_1) = n_1 \cdot \sin(r_2) \] Substituindo os valores: \[ 1,5 \cdot \sin(35^\circ) = 1 \cdot \sin(r_2) \] Calculando \( \sin(35^\circ) \): \[ \sin(35^\circ) \approx 0,5736 \] Portanto: \[ 1,5 \cdot 0,5736 = \sin(r_2) \] \[ \sin(r_2) \approx 0,8604 \] Agora, encontramos \( r_2 \): \[ r_2 \approx 60^\circ \] Assim, a luz branca sairá do prisma com um ângulo de refração de 60 graus. Portanto, a alternativa correta é: C) 60 graus.

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