A figura representa um prisma óptico, constituído de um material transparente, cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide. Um feixe luminoso, composto por luzes vermelha, azul e verde, incide na face A, emerge na face B e, após ser refletido por um espelho. Incide num flime para fotografia colorida, revelando três pontos.
Observando os pontos luminosos revelados no flime, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores:
a) Vermelha, verde, azul.
b) Verde, vermelha, azul.
c) Azul, verde, vermelha.
d) Verde, azul, vermelha.
e) Azul, vermelha, verde.
Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Óptica Geométrica (Refração, Dispersão Luminosa e Reflexão)
Ondulatória (Espectro Eletromagnético e Frequência)
Tema/Objetivo Geral:
Analisar a trajetória da luz policromática através de um sistema óptico composto (prisma + espelho), determinando a posição final de cada cor com base em sua frequência e índice de refração.
Nível da Questão: Médio.
- Exige o domínio de três etapas lógicas sequenciais: 1) Relacionar cor com frequência; 2) Relacionar frequência com desvio (refração); 3) Traçar os raios (geometria) até o anteparo final. O erro comum é errar a ordem do desvio ou se perder na geometria do espelho.
Gabarito: Alternativa A.
- A ordem das cores projetadas no filme, de baixo para cima, é Vermelha, Verde e Azul.
PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
O problema nos apresenta um sistema óptico onde um feixe de luz misto (contendo vermelho, verde e azul) passa por um prisma e depois reflete em um espelho até atingir um filme fotográfico.
Simplificando radicalmente: A questão nos dá uma “pista” crucial no texto: o índice de refração cresce com a frequência. Isso significa que cada cor vai fazer uma curva diferente dentro do vidro. O desafio é rastrear o caminho de cada cor (quem curva mais, quem curva menos) e descobrir a ordem exata em que elas batem no filme lá no final (quem fica embaixo e quem fica em cima).
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Identificar qual cor tem a maior frequência (quem é mais “energético”) usando o Espectro.
- Visualizar como o prisma separa a luz (dispersão) de forma geral.
- Aplicar a regra do desvio para separar o Vermelho, Verde e Azul.
- Seguir o caminho da luz no espelho até o filme para encontrar a ordem final.
PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Vamos construir o caso peça por peça, usando as imagens como evidências.
Evidência 1: A Relação entre Cor e Frequência
O enunciado diz que o desvio da luz depende da frequência. Mas quem tem mais frequência? O Azul ou o Vermelho?
Na física ondulatória, Frequência e Comprimento de Onda são grandezas inversas. Quem tem comprimento curto, tem frequência alta.
Uma imagem poderosa pode transformar um conceito abstrato em uma memória inesquecível. A ilustração a seguir foi criada para visualizar a essência da nossa análise, tornando a ideia central clara e impactante:
(Imagem 01: O Espectro Eletromagnético)
Análise da Imagem:
Observe o gráfico acima.
- O Vermelho (topo) tem ondas longas (700 nm). Isso significa Baixa Frequência.
- O Azul/Violeta (fundo) tem ondas curtas (400-450 nm). Isso significa Alta Frequência.
- Conclusão Visual: O Azul vibra mais rápido que o Vermelho.
Evidência 2: O Mecanismo da Dispersão
O prisma funciona como um “separador de frequências”. Quando a luz branca (ou mista) entra, ela não segue reta. Ela se abre em um leque.
Uma imagem poderosa pode transformar um conceito abstrato em uma memória inesquecível. A ilustração a seguir foi criada para visualizar a essência da nossa análise, tornando a ideia central clara e impactante:
(Imagem 02: O Prisma Genérico)
Análise da Imagem:
Veja como o feixe incidente entra e começa a se separar dentro do vidro. Essa separação ocorre porque o vidro “segura” mais algumas cores do que outras (índice de refração diferente). Quem tem índice maior, sofre um desvio maior (curva mais para a base do prisma).
Evidência 3: Quem Desvia Mais?
Agora aplicamos a regra do texto: “Índice de refração cresce com a frequência”.
- Azul (Alta Frequência) = Alto Índice = Sofre MUITO desvio.
- Vermelho (Baixa Frequência) = Baixo Índice = Sofre POUCO desvio.
Uma imagem poderosa pode transformar um conceito abstrato em uma memória inesquecível. A ilustração a seguir foi criada para visualizar a essência da nossa análise, tornando a ideia central clara e impactante:
(Imagem 03: O Prisma com Cores Definidas)
Análise da Imagem:
Olhe atentamente para a saída do prisma na imagem acima.
- O raio Vermelho segue uma linha quase reta, sofrendo pouco desvio. Ele sai pela parte de “cima” do feixe disperso.
- O raio Azul é forçado a curvar bruscamente para baixo. Ele sai pela parte de “baixo” do feixe.
- O Verde, sendo intermediário, fica entre os dois.
PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Já sabemos quem sai por onde. Agora precisamos ver onde eles vão parar. O sistema possui um espelho plano inclinado que joga a luz para um filme vertical.
Vamos seguir a trajetória geométrica exata usando o esquema final.
Uma imagem poderosa pode transformar um conceito abstrato em uma memória inesquecível. A ilustração a seguir foi criada para visualizar a essência da nossa análise, tornando a ideia central clara e impactante:
(Imagem 04: O Esquema Completo com Espelho e Filme)
Análise Detalhada da Imagem:
Acompanhe as setas na imagem acima, do prisma até o filme:
- O Caminho do Azul:
- Como vimos, ele sai do prisma desviando muito para baixo.
- Ele atinge o espelho com um ângulo de incidência tal que, ao refletir, sua trajetória é projetada para o ponto mais ALTO do filme.
- Veja na imagem: a linha azul termina no topo do perfil do filme.
- O Caminho do Vermelho:
- Ele sai do prisma desviando pouco (trajetória mais plana).
- Ele atinge o espelho e reflete com uma inclinação menor.
- Sua trajetória final atinge a parte mais BAIXA do filme.
- Veja na imagem: a linha vermelha termina na base do perfil do filme.
- O Caminho do Verde:
- Sendo a frequência intermediária, ele segue o caminho do meio e atinge o filme entre o vermelho e o azul.
Síntese do Raciocínio Visual:
Olhando para o filme na imagem, de baixo para cima, a sequência das setas é inequívoca:
- Base: Vermelho
- Meio: Verde
- Topo: Azul
Expectativa: Devemos procurar a alternativa que lista essa ordem exata.
PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
Vamos analisar as opções uma a uma, rigorosamente na ordem alfabética.
(A) Vermelha, verde, azul.
Análise de Correspondência:
Perfeita. Esta alternativa descreve exatamente o que a imagem do Passo 3 nos mostrou.
- O Vermelho (menor desvio no prisma) atinge a parte inferior do filme.
- O Verde fica no centro.
- O Azul (maior desvio no prisma) é projetado para a parte superior do filme.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
(B) Verde, vermelha, azul.
Diagnóstico do Erro: Incoerência Física.
Para o verde ficar abaixo do vermelho, ele teria que ter uma frequência menor que a do vermelho, o que contradiz a imagem do espectro (Passo 2). O verde é sempre intermediário entre azul e vermelho.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
(C) Azul, verde, vermelha.
Diagnóstico do Erro: Inversão da Geometria.
Esta seria a ordem se olhássemos de cima para baixo (Topo →→Base). Porém, o comando da questão e a análise da imagem pedem a leitura de “baixo para cima”. O aluno desatento pode acertar a física, mas errar a orientação espacial.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
(D) Verde, azul, vermelha.
Diagnóstico do Erro: Ordem Aleatória.
Colocar o verde na ponta inferior e o vermelho no topo viola tanto a ordem de frequências quanto a geometria da reflexão mostrada nas imagens.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
(E) Azul, vermelha, verde.
Diagnóstico do Erro: Mistura de Posições.
O vermelho nunca poderia estar entre o azul e o verde, pois ele é o extremo do espectro visível (menor frequência). A física exige que as cores sigam a ordem gradativa do espectro (arco-íris).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
A resposta é Vermelha, Verde, Azul porque a física visual não mente: o Azul tem mais energia (frequência), sofre mais desvio no prisma e, pela geometria do espelho, acaba sendo jogado para o ponto mais alto do filme.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
No prisma, o Azul “curva fechado” e o Vermelho “abre a curva”. No espelho, essa diferença inverte as posições no alvo.
Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
A dispersão que vimos nas imagens é o mesmo princípio que explica por que o céu é azul e o pôr do sol é vermelho. A atmosfera age como um “prisma gigante” (espalhamento de Rayleigh). O azul (alta frequência) espalha-se facilmente por todo o céu. O vermelho (baixa frequência) consegue atravessar a atmosfera quase reto, chegando aos nossos olhos apenas quando o sol está no horizonte.
