Fuvest 2018 – Questão 3 – Física: Prismas ópticos

Um espectrômetro óptico, representado na figura, utiliza um prisma como elemento de dispersão da luz de diferentes comprimentos de onda. O espectrômetro possui uma fenda de entrada de luz, F₁, uma lente convergente, L₁, um prisma de vidro com ângulos internos de 60º e uma segunda lente convergente, L₂, que permite a focalização do comprimento de onda da luz refratada pelo prisma em uma fenda, F₂, imediatamente à frente do detector D. Cada comprimento de onda é focalizado em posições laterais diferentes no plano focal de L₂.

Determine a distância focal, f, da lente L₁, posicionada a 30 mm da fenda F₁, para que um feixe de luz branca, difratado pela fenda F₁, incida no prisma com os seus raios paralelos entre si.
O espectrômetro foi construído impondo-se que um raio de luz violeta ( $\lambda$ violeta = 400 nm) se propague no interior do prisma (n = 1,53 para a luz violeta), paralelamente à sua face inferior. Nesta condição, determine o valor do ângulo de incidência, i, da luz branca, em relação à normal à superfície do prisma.
Para este espectrômetro, o gráfico na página de respostas apresenta o desvio angular, d, entre o feixe incidente e o feixe emergente do prisma, em função do comprimento de onda da luz refratada
Determine a diferença no desvio angular, $\Delta$ d, entre os feixes de luz violeta ( $\lambda$ violeta = 400 nm) e vermelha ( $\lambda$ vermelho = 700 nm) refratados pelo prisma.
Considere que a distância da lente L₂ ao ponto P seja 20 cm. Determine o deslocamento lateral, $\Delta$ S, em relação à posição de medida para o raio violeta, do conjunto F₂ e D₂, para que o feixe de luz vermelha seja detectado.

Questão discursiva: a fonte não traz resolução.

Física · Prismas ópticos

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