A banda larga brasileira é lenta. No Japão já existem redes de fibras ópticas, que permitem acessos à internet com velocidade de 1 gigabit por segundo (Gbps), o suficiente para baixar em um minuto, por exemplo,
80 filmes. No Brasil a maioria das conexões ainda é de 1 megabit por segundo (Mbps), ou seja, menos de um
milésimo dos acessos mais rápidos do Japão. A fibra óptica é composta basicamente de um material dielétrico
(sílica ou plástico), segundo uma estrutura cilíndrica, transparente e flexível. Ela é formada de uma região central envolta por uma camada, também de material dielétrico, com índice de refração diferente ao do núcleo.
A transmissão em uma fibra óptica acontecerá de forma correta se o índice de refração do núcleo, em relação ao revestimento, for:
A) superior e ocorrer difração.
B) superior e ocorrer reflexão interna total.
C) inferior e ocorrer reflexão interna parcial.
D) inferior e ocorrer interferência destrutiva.
E)inferior e ocorrer interferência construtiva.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física (Óptica Geométrica)
🎯 Tema/Objetivo Geral: Transmissão de luz por fibras ópticas e condição para reflexão total
🎯 Nível da Questão: Fácil — exige apenas o reconhecimento da condição para a ocorrência de reflexão total interna, conteúdo padrão do ensino médio
✅ Gabarito: B) Superior e ocorrer reflexão interna total
A transmissão adequada ocorre quando a luz vai de um meio mais refringente (núcleo) para um menos refringente (revestimento), promovendo a reflexão interna total.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“A transmissão em uma fibra óptica acontecerá de forma correta se o índice de refração do núcleo, em relação ao revestimento, for…”
O que está sendo pedido? 📌
Identificar a condição necessária para que ocorra a propagação eficiente da luz dentro da fibra óptica.
Objetivo Cristalino 📌
Saber qual relação entre os índices de refração do núcleo e do revestimento permite a reflexão interna total, que garante a condução da luz.
✔ Você lembra qual deve ser o meio mais refringente para que a luz se mantenha dentro da fibra por reflexão total?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Índice de refração (n)
Mede o quanto a luz “diminui sua velocidade” em um meio. Quanto maior o índice, mais denso óptico é o material.
Reflexão interna total
Ocorre quando a luz tenta passar de um meio mais refringente (índice de refração maior) para um menos refringente, com um ângulo de incidência maior que o ângulo limite. A luz então é totalmente refletida dentro do primeiro meio.
Fibra óptica
É composta por:
- Núcleo: maior índice de refração.
- Revestimento (casca): menor índice de refração.
Essa diferença garante a reflexão interna total, essencial para o sinal não se perder.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 📌
A questão comenta sobre a diferença entre a velocidade de internet no Japão e no Brasil, que se dá pelo uso de fibras ópticas. Em seguida, descreve a estrutura da fibra e pede a condição para a transmissão correta da luz.
Estratégia Geral 📌
Basta aplicar a regra da reflexão total interna: a luz precisa estar no meio mais denso óptico indo para o menos denso, e o ângulo de incidência deve ser suficiente.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Passo a Passo Detalhado 📌
• O núcleo deve ter índice de refração maior que o do revestimento.
• A luz que viaja no núcleo atinge a interface com o revestimento em um ângulo apropriado → ocorre reflexão total interna.
• Assim, a luz é confinada dentro da fibra e segue seu caminho sem escapar.
Possível armadilha ❓
Muita gente confunde “reflexão” com “refração” e acha que o núcleo deve ter menor índice. Mas nesse caso, a luz se perderia! O correto é o índice do núcleo ser maior.
Fechamento e Expectativa 📌
Vamos buscar a alternativa que cita índice de refração superior no núcleo e menciona reflexão interna total.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
🔴 A) Superior e ocorrer difração.
Difração é outro fenômeno, não ocorre aqui. A luz precisa se refletir, não contornar obstáculos.
🟢 B) Superior e ocorrer reflexão interna total.
✔ Correta! Essa é a condição fundamental de funcionamento da fibra óptica.
🟠 C) Inferior e ocorrer reflexão interna parcial.
Parcial não mantém o sinal preso no núcleo. E se o índice do núcleo for menor, a luz se refrata, não reflete.
🔴 D) Inferior e ocorrer interferência destrutiva.
Interferência não tem relação com a transmissão em fibras ópticas — é um fenômeno ondulatório distinto.
🔴 E) Inferior e ocorrer interferência construtiva.
Mesmo erro da D — não se trata de ondas sobrepostas, mas de condução por reflexão total.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 📌
A fibra óptica só transmite a luz corretamente se ela estiver no núcleo (mais refringente), sendo refletida internamente ao atingir o revestimento (menos refringente). Isso garante que a luz percorra toda a fibra sem escapar.
Gabarito Reafirmado 📌
B) Superior e ocorrer reflexão interna total.
Resumo Final para Revisão 🔍
🔁 Reflexão interna total = núcleo com maior índice + ângulo certo → luz confinada dentro da fibra.
