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Física

ITA 2027 Física — Questão 21

Considere uma placa plana e paralela, imersa no ar, de espessura dd, constituída por um material incomum, denominado de metamaterial ideal, cuja permissividade e permeabilidade relativas valem εr=μr=−1\varepsilon_r = \mu_r = -1. Um ponto luminoso SS está situado sobre o eixo principal, a uma distância 3d/43d/4 da face esquerda da placa. Sabe-se que, nas condições do problema, não ocorre reflexão nas interfaces ar–material.

Assinale a alternativa que representa corretamente os trajetos de três raios emitidos por SS: um raio axial e dois raios oblíquos simétricos.

👉 Tente resolver: clique na alternativa e confirme sua resposta.Rascunho de prova: ✕ elimina, ★ marca como provável (no celular, arraste a alternativa para o lado).

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Gabarito oficial do ITA 2027 Física, questão 21: alternativa B

Alternativa B

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você aplica a lei de Snell com índice negativo: o raio refratado fica do mesmo lado da normal que o incidente, e a placa vira uma "lente plana".

Por onde começar · passo 1 de 5

Determine o índice de refração

Se n² = 1, por que n não é +1?

Pelo cabeçalho, n2=μrεr=1n^2 = \mu_r\varepsilon_r = 1. Para meios com εr<0\varepsilon_r < 0 e μr<0\mu_r < 0 a raiz física é a negativa (meio de Veselago): a velocidade de fase aponta contra o fluxo de energia. Logo n=−1n = -1, e sem reflexão a placa é casada com o ar.

A armadilha

Duas armadilhas: achar que $n^2 = \varepsilon_r\mu_r = 1$ dá $n$ positivo, com refração comum (alternativa A), e esquecer que na face de saída a refração negativa acontece de novo (D). Errar as distâncias dos focos leva a E.

Quem cai nela marca A, C, D, E.

n = −1S13foco 1 (3d/4)foco 2 (d/4 após)d (4 unidades = 4 · d/4)3d/4
Com n = −1 cada face espelha a inclinação do raio: foco dentro da placa a 3d/4 e outro a d/4 depois dela.

Na resolução completa vêm os outros 4 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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🧭 Explicação detalhada ITA

O que a questão pede

Escolher o desenho certo dos raios que atravessam uma placa de índice de refração negativo. O que está escondido: com εr=μr=−1\varepsilon_r = \mu_r = -1 o índice é n=−1n = -1, e a placa funciona como uma "lente plana" que forma dois pontos de convergência.

Antes de começar, revise

  • Índice de refração
  • Lei de Snell
  • Sem reflexão
  • Geometria de raios

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