Questão da “garrafa de luz” no ENEM 2022

22 de novembro, 2022 às 12:05 | Postado em Óptica, Óptica geométrica, Questões do ENEM, vestibulares, concursos

Professor Lang

Segue a questão da “garrafa de luz” no ENEM 2022.

A minha opinião sobre esta questão é que não há resposta correta embora os gabaritos divulgados indiquem a alternativa E. Diversos fenômenos óticos expressos nas alternativas acontecem com a luz na garrafa. Mas o que deve ser explicado é o fato de a luz que entra na parte superior da garrafa sai da garrafa em diversas direções. Não deveria uma das alternativas contemplar o Efeito Tyndall?

Gostaria de saber a sua avaliação sobre a questão. Agradeço!

Como bem notaste nesse interessante invento da “luz engarrafada” acontecem diversos fenômenos ópticos além da refração. O que deve ser explicado é a razão para que a luz, provinda de uma particular direção (direção dos raios de luz solares acima das garrafas), emerja da garrafa em direções variadas, inclusive de volta para cima como é notório na iluminação do teto na imagem na raiz da questão. E isso não é explicável apenas pela teoria da refração que consta dos conteúdos do ensino médio: Lei de Snell-Descartes.

De fato deveria uma das alternativas deveria contemplar o espalhamento (scattering): absorção da luz em uma parte do fluido (ou sólido) e reemissão em diversas direções.

O Efeito Tyndall é uma das tantas formas de espalhamento: o espalhamento da luz por partículas em um colóide ou em uma suspensão muito fina. Tais partículas devem ter dimensão semelhante ao comprimento de onda da luz. O Efeito Tyndall explica o esbranquiçado das nuvens e da névoa e a razão de o leite e das espumas na água ser branca. No caso do leite são as pequenas partículas de gordura em suspensão fazem o espalhamento da luz branca que o ilumina.

No caso da água na garrafa não é Efeito Tyndall. Existem diversas teorias que explicam a razão para que um volume que contem muitas moléculas de água mas cuja dimensão é menor do que o comprimento de onda da luz reemita, espalhe parte da luz branca como acontece na “luz engarrafada”. Uma dessas explicações está na teoria do espalhamento por flutuação aleatória de Smoluchowski-Einstein que pode ser encontrada juntamente com outras teorias no artigo Light Scattering by Pure Water and Seawater.

Portanto esta questão do ENEM deveria conter entre suas alternativas o espalhamento.  Mas seria de fato uma questão adequada ao ENEM já que o espalhamento da luz usualmente não consta nos parcos conteúdos de óptica do ensino médio?

Postagens do Pergunte ao CREF sobre espalhamento acessíveis aqui.

OBSERVAÇÃO: O Professor Sergio Severo fez diversas fotos da garrafa iluminada com laser. Uma delas se encontra abaixo.

Na foto fica bem caracterizada a reflexão da luz (inclusive reflexão interna total na interface da parede de PET com o ar), além da refração e do espalhamento. O espalhamento também permite visualizar o trajeto do feixe de laser, além de esverdear toda a água e a parede de PET.

Comentário do Professor Sergio Severo: Em suma: refrata, reflete, espalha e, se estudarmos um pouco mais, até polariza…vai, vai contextualizando para ver o que dá .

ADITADO EM 23/11/2022 – Comentário do Prof. Carlos Aguiar (UFRJ)

“Docendo discimus.” (Sêneca)