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(UFES) Deseja-se que um raio de luz que passa através de um prisma sofra reflexão total. Neste caso é necessário que:

01. (UFES) Deseja-se que um raio de luz que passa através de um prisma sofra reflexão total. Neste caso é necessário que:

  1. o prisma tenha um ângulo reto.
  2. o ângulo de incidência do raio seja maior do que qualquer dos ângulos do prisma.
  3. a luz incidente seja policromática.
  4. o índice de refração do prisma seja maior do que o do meio onde se encontra.
  5. n.d.a.

Resposta: D

Resolução:

A resposta correta é a (D). Para que ocorra reflexão total, o ângulo de incidência do raio na face de saída do prisma deve ser maior que o ângulo limite para o par de meios prisma-meio externo. O ângulo limite é calculado pela seguinte fórmula:

θ_l = arccos(1/n),

onde n é o índice de refração do prisma.

Assim, para que o ângulo de incidência seja maior que o ângulo limite, é necessário que o índice de refração do prisma seja maior do que o do meio externo.

As demais alternativas são incorretas:

(A) O prisma não precisa ter um ângulo reto.

(B) O ângulo de incidência do raio deve ser maior do que o ângulo limite, não qualquer dos ângulos do prisma.

(C) A luz incidente pode ser policromática ou monocromática.

Portanto, a resposta correta é a (D).

Aqui está uma explicação mais detalhada:

A reflexão total ocorre quando um raio de luz incide em uma interface entre dois meios com índices de refração diferentes, de forma que o ângulo de incidência é maior que o ângulo limite. O ângulo limite é o ângulo de incidência em que o raio de luz refratado forma um ângulo de 90° com a interface.

No caso de um prisma, o ângulo limite é calculado pela seguinte fórmula:

θ_l = arccos(1/n),

onde n é o índice de refração do prisma.

Para que ocorra reflexão total, o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo limite. Portanto, é necessário que o índice de refração do prisma seja maior do que o do meio externo.

As demais alternativas são incorretas:

(A) O prisma não precisa ter um ângulo reto. A reflexão total pode ocorrer em prismas de qualquer ângulo.

(B) O ângulo de incidência do raio deve ser maior do que o ângulo limite, não qualquer dos ângulos do prisma. O ângulo limite é o ângulo de incidência em que o raio de luz refratado forma um ângulo de 90° com a interface.

(C) A luz incidente pode ser policromática ou monocromática. A reflexão total ocorre independentemente da cor da luz.