Uma onda de luz monocromática vinda do vácuo, em que seu comprimento de onda é λo , incide em um cristal transparente cujo índice de refração para essa luz é 3/2. Sejam λ o comprimento de onda da onda refletida e λ′ o comprimento da onda refratada. Esses comprimentos de onda são tais que
- A)λ = λo e λ′ = 2/3 λo.
Correta: a onda refletida permanece no vácuo, então λ = λo, e a refratada fica λ' = λo/(3/2) = 2/3 λo.
- B)λ = 2/3 λo e λ′ = λo.
Errada: inverte os resultados, pois a reflexão não encurta o comprimento de onda no vácuo e a refração não mantém λ igual ao do vácuo.
- C)λ = λo e λ′ = 32 λo.
Errada: a onda refletida não muda para 3/2 λo, e o comprimento 3/2 λo nem corresponde ao comportamento esperado no cristal.
- D)λ = 3/2 λo e λ′ = λo.
Errada: a onda refletida não ganha comprimento de onda maior e a refratada não permanece igual à do vácuo.
- E)λ = 2/3 λo e λ′ = 3/2 λo.
Errada: a refratada até poderia ser confundida com uma mudança de meio, mas o valor 3/2 λo está no sentido errado para n = 3/2.
Gabarito: A
Quando a luz passa de um meio para outro, uma coisa não muda: a frequência. Isso acontece porque a oscilação da onda é determinada pela fonte, e a interface entre os meios não sai por aí trocando a “batida” da onda como se fosse DJ de festa. O que muda é a velocidade de propagação e, por consequência, o comprimento de onda. No vácuo, a luz tem comprimento de onda λo. Ao atingir o cristal, a luz refratada continua com a mesma frequência, mas agora se propaga com velocidade menor, porque o índice de refração é n = 3/2. Como v = c/n, o comprimento de onda no cristal fica λ' = λo/n. Fazendo a conta: λ' = λo/(3/2) = 2/3 λo. Já a onda refletida continua se propagando no vácuo, isto é, no mesmo meio de onde veio. Como a reflexão não altera a frequência e a propagação é no vácuo, o comprimento de onda refletido permanece λ = λo. Por isso o gabarito A está correto: refletida com mesmo comprimento de onda do incidente e refratada com comprimento reduzido para 2/3 de λo. Em ótica, a ideia-chave é esta: frequência não muda na passagem de meio, velocidade e comprimento de onda mudam juntos.