Question

Um aluno resolveu fazer o seguinte experimento: colocou uma moeda numa xícara vazia. Afastou seus olhos da xícara, o suficiente para deixar de ver a moeda. Sem sair dessa posição relativa à xícara, foi despejando água lentamente na xícara, até que a moeda reapareceu. Explique como a moeda reapareceu.

Answer 1

Resposta:

O aluno consegue enxergar a moeda devido aos raios de luz que saem dela e chegam em seus olhos. Ao se afastar uma quantidade suficiente, tais raios não conseguem alcançar os olhos devido à propagação retilínea da luz. Contudo, ao encher a xícara com água, os raios de luz que saem da moeda vão atravessar a interface água-ar, o que causa um desvio da luz que é refratada para o ar. A lei de Sneel permite analisar a refração pela expressão:

$n_1*sen(\theta_i)=n_2*sen(\theta_r)$

sendo

$n_1$ : índice de refração do meio de onde a luz provém (água)

$n_2$ : índice de refração do meio para onde a luz é refratada (ar)

$\theta_i$ : ângulo de incidência em relação à normal na interface água-ar

$\theta_r$ : ângulo de refração em relação à normal na interface água-ar

Sabe-se que o índice de refração da água é maior que o do ar ($n_1>n_2$). Logo, analisando a equação, pode-se perceber que $\theta_r>\theta_i$. Logo, o raio refratado se afasta da normal. Com isso, os raios de luz que refratam tornam-se capazes de chegar aos olhos do aluno. A imagem em anexo ajuda a elucidar o fato Na primeira imagem (xícara sem água), a luz que vem da moeda não sofre mudança de direção e não chega aos olhos do aluno. Na segunda imagem, a luz muda de direção ao refratar na interface água-ar (devido aos índices de refração) e pode chegar aos olhos do aluno.

Bons estudos!!