Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

17

Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo

Escola Técnica Liceal Salesiana de S.to António – Estoril

Física e Química A - 11 Ficha

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Reflexão total e fibras ópticas

1. Os peixes, para poderem apanhar comida, têm um ângulo de visão

limitado a um cone de radiação que os obriga a estimativas muito

grandes quando olham para as suas presas junto ao limite de visão.

Normalmente, o peixe só ataca quando está sob a presa ou quando a

mesma se encontra junto à água.

A partir desse limite não é possível observar o que se passa fora de

água. Esse efeito é muito conhecido dos mergulhadores, que

chamam à região de entrada da luz a "janela de Snell" .

1.1. Com base no texto anterior, explique, por que razão muitos dos sua pesa. peixes

insectívoros se colocam sob a presa antes do ataque, a menos que esta esteja

muito junto à água.

1.2. Indique qual o ângulo com a vertical do peixe que os limites da "janela de Snell" fazem, num lago cuja água

tem um índice de refração de 1,33.

1.3. Tente explicar por que razão a superfície fora da "janela de Snell" aparece escura ou como uma reflexão do

fundo marinho.

2. Para haver reflexão total, é necessário apenas (escolha a opção correcta):

(A) Que a luz incida sobre a superfície de separação entre dois meios com um grande ângulo de incidência.

(B) Que a luz se propague do meio de menor para o meio de maior índice de refracção qualquer que seja o

ângulo de incidência.

(C) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente com um ângulo de

incidência superior a um certo ângulo limite.

(D) Que a luz se propague de um meio mais refringente para um meio menos refringente, produzindo um

ângulo de refracção superior ao ângulo limite.

3. Um raio de luz que incide numa extremidade de X atravessa aos

ziguezagues para a outra extremidade, sem penetrar no material Y, como

representado na figura. Os materiais X e Y são ambos transparentes.

3.1. Como se chama o fenómeno físico que permite a Y propagação do

raio do modo descrito?

3.2. Para que a propagação possa acontecer como é descrito, é necessário que (escolha a opção correcta):

(A) nX < nY

(B) nX = 0

(C) nX = nY

(D) nX > nY

(E) nY = 0

4. Qual é o ângulo crítico de uma fibra de vidro, na superfície de separação entre o material do núcleo, de índice de

refracção 1,48, e o material do revestimento, de índice de refracção 1,40?

5. As fibras ópticas, que constituem um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas

distâncias, são utilizadas em diversas áreas como em medicina ou em sensores, por exemplo na medição da

altura de um salto, em testes de cargas em pontes, entre muitas outras. Uma fibra óptica é um filamento muito

estreito e flexível que, além de uma protecção exterior, é constituída por uma parte central, o núcleo, em vidro

enriquecido em germânio, e por uma parte externa, o revestimento, em vidro puro. A luz ao entrar no núcleo por

uma das extremidades da fibra propaga-se até à outra extremidade devido a sucessivas reflexões totais nas

superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento

5.1. De acordo com o texto seleccione a alternativa correcta.

(A) A tecnologia de uma fibra óptica fundamenta-se em sucessivas reflexões da luz.

(B) Para que haja reflexão total da luz ao longo de uma fibra óptica, o índice de refracção do material do

núcleo, nn, é inferior ao do material do revestimento, nr.

(C) O valor do ângulo crítico, i,, da superfície de separação dos meios ópticos que constituem o núcleo e o

revestimento da fibra óptica pode ser calculado pela expressão

(D) A luz propaga-se numa fibra óptica devido a sucessivas reflexões totais porque os ângulos de incidência

nas superfícies de separação entre o núcleo e o revestimento são inferiores ao ângulo crítico.

5.2. Na figura está representada a trajectória de um

raio LASER que incide na extremidadez de uma

fibra óptica, cujo ângulo crítico da superfície de

separação entre o núcleo e o revestimento tem

o valor de 73,2°.

5.2.1. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. “O índice de refracção do

material do revestimento, nr, da fibra óptica é igual a...

(A) ... 1,48. (B) ... 1,36. (C) ... 1,35. (D) ... 0,68.

5.2.2. Calcule o valor do ângulo e conclua se o raio incidente representado na figura se propaga

completamente ao longo da fibra óptica.

6. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras

ópticas.

6.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte. O princípio de funcionamento das

fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…

(A) … refracção da luz.

(B) … reflexão parcial da luz.

(C) … difracção da luz.

(D) … reflexão total da luz.

6.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento

possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc,

para este tipo de fibra óptica.

7. O desenvolvimento das fibras ópticas, na segunda metade do século XX, revolucionou a tecnologia de

transmissão de informação.

7.1. Uma fibra óptica é constituída por um filamento de vidro ou de um material polimérico (núcleo), coberto por

um revestimento de índice de refracção diferente. A luz incide numa extremidade da fibra, segundo um

ângulo adequado, e é guiada ao longo desta, quase sem atenuação, até à outra extremidade. Escreva um

texto no qual faça referência aos seguintes tópicos:

• uma das propriedades do material do núcleo da fibra óptica, que permite que a luz seja guiada no seu

interior, quase sem atenuação;

• o fenómeno em que se baseia a propagação da luz no interior da fibra óptica;

• as condições em que esse fenómeno ocorre.

7.2. Nas comunicações por fibras ópticas utiliza-se frequentemente luz

laser. A figura representa um feixe de laser, muito fino, que se

propaga no ar e incide na superfície de um vidro. Tendo em conta a

situação descrita, seleccione a alternativa correcta.

(A) O ângulo de incidência é de 30º.

(B) O ângulo de incidência é de 55º.

(C) O ângulo de refracção é de 60º.

(D) O ângulo de refracção é de 35º

8. O ângulo crítico para uma radiação monocromática que se propaga de um líquido para o ar é de 45°.

8.1. Determine o índice de refracção do líquido.

8.2. Calcule a frequência da radiação no ar, sabendo que o seu comprimento de onda ao propagar-se no líquido

é de 580 nm.

9. Na figura está representado um raio LASER que incide numa das

extremidades de uma fibra óptica.

9.1. Verifique se há reflexão total do raio LASER ao incidir na

superfície de separação entre o núcleo e o revestimento.

9.2. Determine o valor do ângulo