Em que situação as reflexões nas interfaces produzem uma diferença de fase nula entre os dois raios refletidos?

Alternativa A

O problema envolve óptica física, especificamente interferência em filmes finos e o comportamento da onda luminosa ao sofrer reflexão nas interfaces entre meios materiais.

Para determinar a diferença de fase resultante apenas pelas reflexões, é necessário aplicar a regra de mudança de fase na reflexão:

• Quando a luz passa de um meio de menor índice de refração para um maior (n_1 < n_2), ocorre uma inversão de fase de \pi radianos (meio comprimento de onda).
• Quando a luz passa de um meio de maior índice de refração para um menor (n_1 > n_2), não há mudança de fase.

A questão pede onde a diferença de fase entre os dois raios refletidos (superior e inferior) é nula. Isso ocorre se ambos sofrem a mesma alteração de fase (ambos invertem ou nenhum inverte).

Análise das Situações

Vamos analisar cada diagrama comparando os índices de refração (n) das camadas:

• Situação I:
• Reflexão superior: $1,3 \to 1,4$ (Baixo \Rightarrow Alto). Fase muda (\pi).
• Reflexão inferior: $1,4 \to 1,5$ (Baixo \Rightarrow Alto). Fase muda (\pi).
• Diferença relativa: \pi - \pi = 0 (Nula).
• Situação II:
• Reflexão superior: $1,5 \to 1,4$ (Alto \Rightarrow Baixo). Sem mudança.
• Reflexão inferior: $1,4 \to 1,3$ (Alto \Rightarrow Baixo). Sem mudança.
• Diferença relativa: $0 - 0 = 0$ (Nula).
• Situação III:
• Reflexão superior: $1,5 \to 1,3$ (Alto \Rightarrow Baixo). Sem mudança.
• Reflexão inferior: $1,3 \to 1,4$ (Baixo \Rightarrow Alto). Fase muda (\pi).
• Diferença relativa: \pi - 0 = \pi (Não nula).
• Situação IV:
• Reflexão superior: $1,4 \to 1,3$ (Alto \Rightarrow Baixo). Sem mudança.
• Reflexão inferior: $1,3 \to 1,6$ (Baixo \Rightarrow Alto). Fase muda (\pi).
• Diferença relativa: \pi - 0 = \pi (Não nula).

Conclusão:

As únicas situações em que as reflexões produzem uma diferença de fase nula (ambas mudam ou nenhuma muda) são a Situação I e a Situação II. Portanto, a alternativa correta é a A.