ITA 2020: Um sinal luminoso propaga-se no interior de uma fibra óptica retilínea de comprimento L = 3,00 km

ITA 2020: Um sinal luminoso propaga-se no interior de uma fibra óptica retilínea de comprimento L = 3,00 km, feita de um material com índice de refração igual a 1,50. Considere que a luz no interior da fibra é guiada por meio de sucessivas reflexões internas totais.

Sendo a velocidade da luz no vácuo igual a 3,00 x 10⁵ km/s, calcule o tempo de propagação do sinal de ponta a ponta

a) se a fibra estiver envolta de ar;

b) se o núcleo da fibra estiver envolvido por um revestimento feito de material com índice de refração de 1,45.

QUESTÃO ANTERIOR:
- ITA 2020: Um capacitor 1 de placas paralelas está submetido a uma d.d.p. V1 = 12 V, e um capacitor 2, idêntico ao primeiro, a uma d.d.p. V2.

RESPOSTA:
A trajetória da luz ao atravessar a fibra óptica está representada abaixo, de modo que o comprimento L = 3,00km do sistema óptico é tal que L = Nx.

(I)

A distância total percorrida pela luz é D, de modo que:

Sendo Nx = 3,00km, vem:

(II) A velocidade da luz no interior da fibra é calculada fazendo-se:

(III) Movimento uniforme:

a) O meio que envolve a fibra óptica é o ar (casca) e é o ângulo-limite do dioptro núcleo-casca. Nesse caso, a trajetória “serrilhada” da luz terá comprimento máximo e ∆t será máximo.

O meio que envolve a fibra óptica é o ar (casca) e tende a 90° (número mínimo de reflexões totais). Nesse caso, a trajetória da luz terá comprimento míni mo e ∆t será mínimo.

b) O meio que envolve a fibra óptica (casca) tem índice de refração absoluto n’C = 1,45 e θ é o ângulo limite do dioptro núcleo-casca. Nesse caso, a trajetória “serrilhada” da luz terá comprimento máximo e ∆t’ será máximo.

O meio que envolve a fibra óptica (casca) tem índice de refração absoluto n’C = 1,45 e θ tende a 90° (número mínimo de reflexões totais). Nesse caso, a trajetória da luz terá comprimento mínimo e ∆t’ será mínimo.