UNCISAL 2019, refração e miragem nas estradas

Em dias ensolarados e secos, é comum a ocorrência do chamado efeito miragem nas estradas, que consiste na percepção de aparentes poças d’água no asfalto, conforme ilustrado na imagem abaixo. Esse efeito óptico é causado pela curvatura sofrida pela luz ao atravessar camadas de ar de diferentes temperaturas. Quanto mais próximo do asfalto, mais quente é o ar, e isso afeta o índice de refração de cada camada. Para explicar o efeito miragem, pode-se considerar que o ar perto do asfalto é dividido em camadas, cada qual com um índice de refração próprio, como apresenta a figura I abaixo, em que n1, n2 e n3 representam os índices de refração das camadas 1, 2 e 3 mais próximas do asfalto. A figura II mostra, de forma ampliada, a interface entre a camada 2 e a camada 1, onde o raio de luz sofre reflexão interna total, e os ângulos de incidência e de reflexão do feixe de luz nessa interface.






Na situação representada pela figura I, quando a luz se aproxima do asfalto,
A) sua velocidade aumenta, sua frequência se mantém constante e seu comprimento de onda diminui.
B) sua velocidade se mantém constante, sua frequência aumenta e seu comprimento de onda aumenta.

C) sua velocidade se mantém constante, sua frequência diminui e seu comprimento de onda aumenta.
D) sua velocidade aumenta, sua frequência diminui e seu comprimento de onda se mantém constante.

E) sua velocidade diminui, sua frequência aumenta e seu comprimento de onda se mantém constante.


GABARITO: LETRA A


Essa questão é simples, no entanto travei em uma parte. Quanto mais próximo do asfalto, mais quente é o ar. O ar quente é MENOS DENSO, portanto a luz refrata de um meio MAIS DENSO para um meio MENOS DENSO, o que ocasiona um aumento de velocidade, afastamento da normal. 
A frequência se mantém constante porque a característica básica da luz não se altera com a mudança de meio, certo? Mas e a relação com o comprimento de onda? Por qual equação enxergo essa relação que faça o comprimento de onda diminuir? Por Velocidade = lambida * frequência?

Boa tarde, 

"A frequência se mantém constante porque a característica básica da luz não se altera com a mudança de meio, certo? Mas e a relação com o comprimento de onda? Por qual equação enxergo essa relação que faça o comprimento de onda diminuir? Por Velocidade = lambida * frequência?"

Certo, a frequência depende apenas da fonte que emite a onda.

Como o raio de luz se afasta da normal, de tal maneira que seja rasante a horizontal (reflexão) para compensar isso sua velocidade precisa ser maior e sim é pela equação fundamental da ondulatória que verificamos isso>

V = λ.f 

f é constante.

V e λ são diretamente proporcionais, se V aumentar, λ também aumenta.

Boa tarde! Foi exatamente isso que inferi e é aí que está minha dúvida, pois o gabarito é esta alternativa:

A) sua velocidade aumenta, sua frequência se mantém constante e seu comprimento de onda diminui.


Você pode me ajudar a entender o erro?

O que eu poderia dizer sobre essa questão é que ela misturou a ideia de que ondas mecânicas em meios menos densos são mais rápidas e de que a reflexão total da luz acontece quando n1 > n2.

Ou seja, o índice de refração estaria aumentando, a velocidade estaria aumentando, por

n2/n1 = λ1/λ2

O comprimento de onda λ2 estaria diminuindo para manter a proporção e a frequência permaneceria constante porque o índice de refração afeta apenas o comprimento, velocidade e o ângulo.

Ou seja, fez uma confusão total e para a luz nada disso vale.

A resposta correta seria o índice de refração diminui, a velocidade aumenta e o comprimento de onda aumenta.

Vamos lá,

O índice de refração do meio 2 é maior que o 1, pois o ar é mais quente em 1.

n2 > n1 

n2 = c / v --> n2 = c / λ2. f


n1 = c / λ1 . f 

 n2 / n1 = (c / λ2. f) / (c / λ1 . f)

n2 / n1 = λ1  /  λ2

como n2 > n1 ---->   λ1  >  λ2

Quando a luz passa do meio 2 para o 1 seu comprimento de onda aumenta.

Me parece que existe um erro nessa alternativa.

Certamente deve existir erro de digitação na alternativa A

n = c/v ---> c = constante = velocidade na luz no ar ~= V no vácuo

De cima para baixo n diminui (ar mais rarefeito)

n.v = c ---> hipérbole: se n diminui v aumenta 

v = λ.f ---> f é constante: só depende da fonte

n.λ.f = c ---> n.λ = c/f ---> n.λ = k (k contante) ---> hipérbole

Se n diminui λ aumenta

Boa noite! Obrigada a todos! Não há dúvidas de que há erro na formulação das alternativas. Espanta-me não haver pedido de anulação da qual, pois na lista de questões anuladas ou de gabaritos alterados, presente no site da CESPE/UnB, não há registro, portanto recorri a vocês.

Caso queiram consultar, trata-se da questão 31 da prova a seguir:
http://www.cespe.unb.br/vestibular/UNCISAL_19/arquivos/UNCISAL_1DIA_CAD1.PDF