FAMERP 2015

Resolução passo a passo

1. Primeira refração (ar → vidro)
   • A normal no ponto P é o raio CP.
   • O ar tem índice de refração n_ar≈1.
   • O vidro tem n_vidro-azul>n_{vidro-vermelho}.
   • Pela lei de Snell, \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\). Como \(n_2>n_1\), o raio dentro do vidro se aproxima da normal.
   • Como o azul possui maior índice, ele se aproxima mais da normal que o vermelho. Logo, após entrar na esfera, o raio azul fica abaixo (mais "curvado") que o vermelho.
2. Percurso interno
   Dentro do vidro ambos percorrem linhas retas.
   O azul mantém um ângulo menor com a normal, ficando sempre mais próximo de C do que o vermelho.
3. Segunda refração (vidro → ar)
   • Ao sair, ocorre o inverso: do meio mais denso para o menos denso, os raios afastam-se da normal.
   • O ângulo de saída satisfaça \(n_{vidro}\sin\theta_{vidro}=n_{ar}\sin\theta_{ar}\).
   • O azul, possuindo maior n, sai menos afastado da normal que o vermelho.
   Portanto, fora da esfera o azul fica mais próximo da normal, enquanto o vermelho fica mais aberto.

Entre os esboços apresentados, a alternativa B é a única que:

• mostra tanto na entrada quanto na saída o azul (linha azul) mais inclinado em direção à normal que o vermelho;
• mantém a ordem azul–vermelho coerente dentro e fora da esfera;
• não exibe reflexão total interna.

Logo, a opção correta é B.