Exame de Física e Química A 2025 · 1.ª fase — item 6.2, resolvido

O ponto de partida. Quando uma onda passa de um meio para outro há uma grandeza que nunca muda — a frequência — e duas que mudam em conjunto — a velocidade e o comprimento de onda. Este item pergunta-te exactamente isso.

1.º — a velocidade

O índice de refração de um meio é a razão entre a velocidade da luz no vazio e a velocidade da luz nesse meio:

Como $c$ é constante, a velocidade só é igual em dois meios se os índices de refração forem iguais. Aqui não são: o vidro do prisma tem $n=1,60$ (dado no item 6.3) e as soluções aquosas de etanol têm índices entre $1,33$ e $1,36$ (Figura 4). Além disso, se os índices fossem iguais, nem sequer haveria reflexão total — que é o princípio do refratómetro.

Logo, a velocidade altera-se. Neste caso aumenta: a luz passa de um meio com $n$ maior para um com $n$ menor, e $v=\frac{c}{n}$ cresce.

2.º — a frequência

A frequência de uma onda é imposta pela fonte que a produz: é o número de oscilações por segundo que a fonte gera. Na superfície de separação, cada oscilação que chega do vidro dá origem a uma oscilação na solução — não se criam nem se perdem oscilações pelo caminho. Por isso a frequência mantém-se.

O que se ajusta à nova velocidade é o comprimento de onda: de $v=\lambda f$, com $f$ constante, $\lambda$ varia na mesma proporção que $v$.

Resposta: opção (B).

a origem de cada opção errada

• (A) — reconhece que a velocidade muda, mas pensa que tudo o que caracteriza a onda muda com ela. Confunde a frequência com o comprimento de onda: é $\lambda$ que acompanha a velocidade, não $f$.
• (C) — troca os papéis das duas grandezas: dá como constante a que muda (velocidade) e como variável a que se conserva (frequência).
• (D) — esquece que a velocidade depende do meio. Se a velocidade se mantivesse, os índices de refração seriam iguais e a luz atravessaria a superfície sem se desviar — e o refratómetro não funcionaria.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla, dicotómico: $10$ pontos ou zero.

• Trocar frequência por comprimento de onda. É o engano que leva à (A). Fixa: na refração, $f$ constante; $v$ e $\lambda$ variam juntos.
• Achar que «muda de meio» significa só «muda de direção». A mudança de direção é consequência da mudança de velocidade; sem esta, não havia refração.
• Assinalar duas opções. Só conta a que surgir em primeiro lugar.

a regra a fixar

Numa mudança de meio: a frequência é da fonte, a velocidade é do meio. $v=\frac{c}{n}$ diz-te como muda a velocidade, e $v=\lambda f$ diz-te que o comprimento de onda muda com ela.