Questão FC282926
A luz é um exemplo de uma onda eletromagnética. Ao olharmos para a rua às sete horas da manhã, conseguimos enxergar os objetos ao nosso redor devido à reflexão das ondas eletromagn
Ondas
IDECAN · 2019
A luz é um exemplo de uma onda eletromagnética. Ao olharmos para a rua às sete horas da manhã, conseguimos enxergar os objetos ao nosso redor devido à reflexão das ondas eletromagnéticas vindas do Sol. Mas, além das ondas eletromagnéticas se propagarem no espaço até a terra e depois no ar até nossos olhos, a onda eletromagnética também se propaga nos materiais. A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no vácuo é diferente da velocidade em meios materiais.
Assinale a afirmativa que explica corretamente a diferença das velocidades em diferentes meios.
- Ao se propagar em uma região de vácuo, a velocidade da onda pode ser dada por \(v=~^1/\sqrt{\varepsilon \mu}\), sendo \(\varepsilon\) a permissividade no vácuo e \(\mu\) a permeabilidade no vácuo. Quando a mesma onda penetra em uma região que não é o vácuo sua velocidade, pode ser calculada por \(v=\large{^\rho/_\sqrt{\varepsilon \mu}}\), sendo \(\rho\) a densidade do meio material. O acréscimo da densidade do meio material no cálculo da velocidade nos permite identificar a diferença entre as velocidades.
- Ao penetrar em um meio material a onda eletromagnética é absorvida pelo meio e ocorre uma redução no índice de refração da substância. Desta forma, a velocidade da onda dentro do material tende a diminuir gradativamente.
- Os elétrons livres no material irão absorver a onda eletromagnética que penetra no material e liberar a medida com que os elétrons avancem das camadas menos energéticas para as mais energéticas, esse tempo de absorção e liberação resulta no aumento do tempo de propagação e por sua vez na redução da velocidade da onda no material, situação que não ocorre quando a onda se propaga no vácuo.
- Devido à movimentação dos elétrons no material, quando a onda eletromagnética penetra no meio material ela é acelerada pelos movimentos dos elétrons e ao mesmo tempo retardada nas colisões dos elétrons como os demais no meio material. A quantidade de colisões é superior ao índice de aceleração; assim, as ondas nos meios materiais têm sua velocidade reduzida.
- Quando uma onda eletromagnética se propaga numa substância, mesmo que não existam cargas livres ou correntes elétricas, o campo eletromagnético da onda induz oscilações nas partículas carregadas dos átomos, ou moléculas, os quais, por sua vez, emitem ondas secundárias. Estas ondas sobrepõem-se à onda original, produzindo uma onda resultante. A fase das ondas secundárias é, em geral, diferente da onda original de modo que esta apresenta velocidade diferente da sua no vácuo.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
Ao entrar num material, os campos elétrico e magnético da luz fazem oscillar as cargas ligadas (elétrons ligados a átomos ou moléculas).
Essas oscilações geram ondas secundárias eletromagnéticas que se somam à onda incidente por meio da superposição.
Como as ondas secundárias geralmente possuem deslocamento de fase em relação à onda original, a onda resultante apresenta mudança na fase e, portanto, numa velocidade de fase distinta da do vácuo.
Essa alteração é descrita pelo índice de refração do meio, que relaciona as velocidades por \(v=\dfrac{c}{n}\), onde \(c=\dfrac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}}\) é a velocidade no vácuo.
Em suma: a interação das ondas com as cargas ligadas e a emissão de ondas secundárias, via superposição e mudança de fase, explica a redução da velocidade em meios materiais.
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