A figura representa um prisma óptico, constituído de um material…

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 filme para fotografia colorida, revelando três pontos. Observando os pontos luminosos revelados no filme, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores:

GABARITO: A

A resolução desta questão baseia-se nos princípios da dispersão luminosa em prismas e nas leis da reflexão. O processo ocorre em três etapas fundamentais:

1. Análise do índice de refração: O enunciado afirma que o índice de refração $n$ é crescente com a frequência. Pelo espectro fornecido na imagem, sabemos que a frequência cresce do vermelho para o violeta. Logo, temos a ordem de frequências $f_{\text{azul}} > f_{\text{verde}} > f_{\text{vermelha}}$, o que implica que $n_{\text{azul}} > n_{\text{verde}} > n_{\text{vermelha}}$.
2. Dispersão no prisma: Quanto maior o índice de refração de um material para uma determinada cor, maior será o desvio sofrido por essa luz ao atravessar o prisma. Assim, a luz azul sofre o maior desvio (emergindo na parte inferior do feixe divergente), a luz verde sofre um desvio intermediário e a luz vermelha sofre o menor desvio (emergindo na parte superior do feixe).
3. Reflexão no espelho: Ao incidirem no espelho horizontal, os raios sofrem reflexão regular. Geometricamente, o raio que está mais abaixo (azul) incide com um ângulo maior em relação à horizontal e, após a reflexão, atinge o ponto mais alto no filme. O raio que está mais acima ao sair do prisma (vermelho) atinge o ponto mais baixo no filme.

Portanto, observando o filme de baixo para cima, a ordem das cores é: Vermelha, Verde e Azul.

Análise das alternativas:

• Correta. Segue a lógica física de que a cor de menor frequência (vermelha) desvia menos no prisma e, após a reflexão, ocupa a posição inferior no anteparo vertical.
• Incorreta. O aluno inverte a posição relativa entre o vermelho e o verde. Operação errada: Supor que $n_{\text{verde}} < n_{\text{vermelha}}$. Se o aluno considera o índice de refração do verde menor que o do vermelho, ele obteria a sequência Verde, Vermelha, Azul.
• Incorreta. O aluno ignora o efeito de inversão geométrica causado pela reflexão no espelho. Operação errada: O aluno identifica corretamente a ordem espacial após o prisma (vermelho no topo, azul na base), mas projeta essa ordem diretamente no filme sem refletir, obtendo $y_{\text{topo}} = \text{Vermelha}$ e $y_{\text{base}} = \text{Azul}$, resultando na sequência Azul, Verde, Vermelha de baixo para cima.
• Incorreta. O aluno inverte a relação entre frequência e desvio, além de errar a geometria da reflexão. Operação errada: O aluno calcula o desvio como inversamente proporcional à frequência, obtendo $\delta \propto 1/f$, o que levaria o azul a ser o menos desviado, resultando na sequência apresentada.
• Incorreta. O aluno confunde a ordem do espectro visível ou a influência da frequência no índice de refração. Operação errada: Atribuir um comportamento não linear ou aleatório aos índices de refração, como $n_{\text{vermelha}} > n_{\text{verde}} > n_{\text{azul}}$, posicionando o azul como o de menor desvio e o vermelho no meio.