Flashcard FC279534
Quais são os fenômenos ópticos essenciais para a formação do arco‑íris e por que há separação das cores?
Ótica
CEBRASPE (CESPE) · 2024
Quais são os fenômenos ópticos essenciais para a formação do arco‑íris e por que há separação das cores?
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Resposta
Refração ao entrar, pelo menos uma reflexão interna e refração ao sair, com dispersão cromática; os raios emergem concentrados em torno de um ângulo preferencial (~42°).Explicação:
Ao incidir na gota, a luz branca é refratada (lei de Snell \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)), o que já separa as cores porque o índice depende do comprimento de onda. Depois ocorre pelo menos uma reflexão interna na face posterior da gota e, ao sair, há nova refração, que faz os raios de cada cor emergirem com desvios distintos e se concentrarem em torno de um ângulo preferencial visto pelo observador (o Sol atrás do observador).
Também pode ocorrer reflexão total interna se o ângulo interno exceder o ângulo crítico \( \theta_c=\arcsin(n_{ar}/n_{água})\).
Exemplo:
Faça um experimento simples com uma esfera de vidro cheia de água e um feixe de luz branca: verá um anel colorido projetado num anteparo. Use a lei de Snell para quantificar a dispersão — por exemplo, para uma incidência \(\theta_1=30^\circ\):
\(n_{ar}\sin\theta_1=n_{água}\sin\theta_{2}\) ⇒ \(\sin\theta_{2}=\dfrac{1}{n_{água}}\sin30^\circ\).
Com \(n_{água}\approx1{.}333\): para o vermelho \(n\approx1{.}331\) e violeta \(n\approx1{.}343\), obtém-se valores próximos de \(\theta_{2,red}\approx22{.}07^\circ\) e \(\theta_{2,vio}\approx21{.}87^\circ\), mostrando como pequenas diferenças no índice produzem separação angular das cores que, após reflexão interna e saída, resultam no arco colorido observado.
Veja como foi cobrado:
https://flashcardsconcursos.com.br/portal/flashcard/278490
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