Guia de Estudo 4

Gabarito GE 4 - Problemas – Natureza e Propagação da Luz
GE 4.14.1) Velocidade da Luz.
(a) Qual será a velocidade da luz (de 500 nm de comprimento de onda no vácuo), em um
vidro cujo índice de refração a esse comprimento de onda seja de 1,50?
v = c/n = 2,0 x 10 8 m/s
(b) Qual é o comprimento de onda dessas ondas, no vidro?
λr = λ/n = 333 x 10 -9 m
GE 4.14.2) A velocidade de uma onda sonora é de 330 m/s no ar e 1320 m/s na água.
(a) Qual o ângulo crítico para uma onda sonora incidente sobre a superfície entre o ar e a
água?
sen θcrit. = nagua /nar = 0,25; arcsen 0,25 = θ = 14 o
(b) Qual o meio que tem maior "índice de refração" para o som?
O maior índice de refração para o som é o do ar, pois nele há menor velocidade de
propagação.
GE 4.14.3) À distância entre um ponto na superfície da terra e outro na superfície da lua é
medida visando-se um refletor na superfície da lua por um feixe de laser, e medindo-se o
tempo necessário para a luz ir e voltar. A incerteza na distância medida ∆x está relacionada à
incerteza na medida do tempo ∆t por ∆x = c∆t. Se os intervalos de tempo puderem ser
medidos com aproximação de ±1,0 ns, achar a incerteza na distância, em metros.
∆x = c∆t = ± 0,3m
GE 4.14.4)Quantas vibrações completas estão contidas no trem de ondas de luz de
comprimento de onda 520 nm emitida por um átomo em um tempo de 430 ps?
λ = 520 x 10 -9 m; f = 577 x 10 12 Hz
1 segundo → 577 x 10 12 Hz
430 x 10 -12 segundos → X
X = 248 vibrações.
GE 4.14.5) Um feixe paralelo de luz incide em um prisma, Fig. 4.19. Parte é refletida por uma
face e parte por outra. Mostre que o ângulo θ entre os dois feixes refletidos é duas vezes
maior que o ângulo A entre as duas superfícies refletoras.

De acordo com a figura ao lado e afigura 4.21, temos:
2α = A
4α = θ
substituindo temos:
2A = θ
GE 4.14.6) A luz incide sobre a superfície de uma lâmina de vidro a partir do vácuo. Neste
meio o feixe faz um ângulo de 32,5° com a normal à superfície, enquanto no vidro faz um
ângulo de 21° com a normal. Ache o índice de refração do vidro.
nvidro = sen θi /sen θr = 1,50
GE 4.14.7) Um mergulhador em um lago, abaixo da superfície da água, levanta os olhos a 27°
a partir da vertical para ver uma bóia salva-vida que flutua na superfície. Através do centro da
bóia pode ser visto, topo de uma chaminé que sabemos estar a 98 m de altura. Qual distância
entre a base da chaminé e o salva-vidas?
sen θ2 = sen θ1 nagua = 0,6038
θ2 = arcsen 0,6038 = 37 o
tg θ2 = 98/X
X = 130m.