ENEM26

Óptica Geométrica

Espelhos Esféricos (2)

01- (ENEM-MEC)

Um grupo de cientistas liderado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, construiu o primeiro metamaterial que apresentava valor negativo do índice de refração relativo para a luz visível.

 Denomina-se metamaterial um material óptico artificial, tridimensional, formado por pequenas estruturas menores do que o comprimento de onda da luz, o que lhe dá propriedades e comportamentos que não são encontrados em materiais naturais. Esse material tem sido chamado de “canhoto”.

Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 28 abr. 2010 (adaptado).

Considerando o comportamento atípico desse metamaterial, qual é a figura que representa a refração da luz ao passar do ar para esse meio?

Exercícios com características de ENEM

02-(FGV-SP)

Um feixe luminoso de raios paralelos, que se propaga em um meio óptico homogêneo, incide sobre uma superfície que separa o primeiro meio de um segundo, passando a se propagar neste.

Substituindo-se o segundo meio óptico por um vidro fosco e translúcido, e admitindo que os raios de

luz nele penetrem, estes perdem o paralelismo, podendo-se dizer que nessa situação ocorreu uma

a) reflexão difusa.                        

b) reflexão regular.                      

c) refração difusa.                              

d) refração regular. 

e) absorção difusa. 

03-(UFMG-MG)  

Um feixe de luz do Sol é decomposto ao passar por um prisma de vidro. O feixe de luz visível resultante é composto de ondas como:

 a) apenas sete frequências que correspondem às cores vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.                

 b) apenas três frequências que correspodem às core vermelha, amarela e azul.                                                                        

c) apenas três frequências que correspondem às cores vermelha, verde e azul.                                                                          

d) uma infinidade de frequências que correspondem a cores  desde a vermelha até a violeta.

04-(UFRGS)

Selecione a alternativa que substitui corretamente os números entre parênteses no parágrafo  abaixo, na ordem  em que eles aparecem. As cores que compõem a luz branca podem ser visualizadas quando um feixe de luz, ao atravessar um prisma de vidro, sofre (1), separando-se nas cores do espectro visível. 

A luz de cor (2) é a menos desviada na sua direção de incidência, e a de cor (3) é a mais desviada de sua direção de incidência.

          (1)                   (2)                   (3)

a) dispersão           vermelha          violeta     

b) dispersão           violeta              vermelha

c) difração             violeta              vermelha

d) reflexão             vermelha          violeta

e) reflexão             violeta             vermelha

05-(UFSCAR-SP)

Durante o dia, uma pessoa dentro de casa olha através do vidro de uma janela e enxerga o que está do lado de fora.

À noite, a pessoa olha através da mesma janela e enxerga o interior da casa refletida pelo vidro, não enxergando o que está do lado de fora. Assinale a alternativa que melhor explica a situação descrita.

a) O índice de refração da luz no meio externo à janela é maior à noite do que durante o dia.

b) O índice de refração da luz no meio externo à janela é menor à noite do que durante o dia.

c) Durante o dia, a luz que atravessa o vidro da janela, proveniente dos objetos localizados no exterior da casa, é muito mais intensa que a luz refletida pelo vidro da janela, proveniente dos objetos no interior da casa.

d) Durante o dia, a polarização da luz no vidro da janela é positiva e permite que se enxergue o lado de fora.

e) Durante a noite, a polarização da luz no vidro da janela é negativa e não permite que se enxergue o lado de fora.

06-(UEL-PR)

A partir do século XIII, iniciando com o pensador Robert Grosseteste, os estudos em óptica avançaram sistemática  positivamente, dando origem às explicações científicas a respeito das

produções de fenômenos e imagens, como é o caso dos estudos sobre o Arco-íris e as lentes. Sobre o fenômeno de formação de Arco-íris, considere as afirmativas a seguir.

I. O Arco-íris primário é causado por uma refração e uma reflexão dos raios de Sol nas gotas de chuva.

II. O Arco-íris aparece quando os raios de luz branca incidem em gotículas de água presentes no ar e pode ocorrer naturalmente ou ser produzido artificialmente.

III. O fenômeno Arco-íris é decorrente do processo de difração da luz branca nas gotas de chuva.

IV. A dispersão dos raios de luz branca é responsável pelo espectro de luzes coloridas que aparecem, por exemplo, pela passagem dessa luz por gotículas de água.

Estão corretas apenas as afirmativas:

07-(CEFET-SP)

Durante o dia, quando um raio luminoso solar, atravessando a camada atmosférica, atinge a poluída cidade de São Paulo, sua trajetória provável, devido ao fenômeno da refração, é descrita em uma das figuras a seguir. Assinale a alternativa que representa essa provável trajetória.

08-(UEPB-PB)

Ao viajar num dia quente por uma estrada asfaltada, é comum enxergarmos ao longe uma "poça d’ água". 

Sabemos que em dias de alta temperatura as camadas de ar, nas proximidades do solo, são mais quentes que as camadas superiores.

Como explicamos essa miragem?

a) Devido ao aumento de temperatura a luz sofre dispersão.

b) A densidade e o índice de refração absoluto diminuem com o aumento da temperatura. Os raios rasantes incidentes do Sol alcançam o ângulo limite e há reflexão total.

c) Devido ao aumento de temperatura, ocorre refração com desvio.

d) Ocorre reflexão simples devido ao aumento da temperatura.

09-(UFJF-MG)

O arco-íris é causado pela dispersão da luz do Sol que sofre refração e reflexão pelas gotas de chuva (aproximadamente esféricas).

Quando você vê um arco-íris, o Sol está:

a) na sua frente.         

b) entre você e o arco-íris.         

c) em algum lugar atrás do arco-íris.         

d) atrás de você.

e) em qualquer lugar, pois não importa a posição do Sol.

10-(PUC-RJ)

Um feixe de luz de comprimento de onda de 600 nm se propaga no ar até atingir a superfície de uma placa de vidro.

Sabendo- se que o índice de refração do vidro é n = 1,5 e que a velocidade de propagação da luz no ar e no vácuo é de c=3 x 10⁸ m/s, o comprimento de onda e a velocidade de propagação da onda no vidro em nm e m/s, respectivamente, são:

(Obs: 1 nm = 1.10^-9 m).

a) 200 nm ; 4.10^-8 m/s           

b) 200 nm ; 3.10^-8 m/s         

c) 200 nm ; 2.10^-8 m/s           

d) 400 nm ; 1.10^-8 m/s

e) 400 nm ; 2.10^-8 m/s

11-(CEFET-MG)

 A duração do dia terrestre é ligeiramente ____________ devido a___________ da luz solar na atmosfera.

Os termos que completam, corretamente, as lacunas são

a) menor, reflexão.                           

b) maior, difração.                            

c) maior, refração.                      

d) menor, absorção.

e) maior, interferência.

12-(UNESP-SP)

Um raio de luz monocromática incide sobre a superfície plana de um bloco de vidro de tal modo que o raio refletido R forma um ângulo de 90^o com o raio refratado r. O ângulo entre o raio incidente I e a superfície de separação dos dois meios mede 32^o, como mostra a figura.

Os ângulos de incidência e de refração medem respectivamente:

a) 23^o e 42^o                     

b) 58^o e 32^o                       

c) 33^o e 44^o                             

d) 45^o e 42^o                                 

e) 27^o e 52^o     

 Resolução Comentada

Óptica Geométrica

Espelhos Esféricos (2)

 01-  De acordo com o enunciado, o metamaterial apresenta propriedades e comportamentos que não são encontrados em materiais naturais  ---  portanto, a única alternativa que pode representar a refração da luz ao passar para o metamaterial é a D, que não pode acontecer pois, os raios de luz incidentes e refratados devem estar em quadrantes opostos ---  R- D

Observação: Observe nas figuras baixos que, em materiais naturais, em meios homogêneos e

transparentes ocorre além da refração (que predomina), a reflexão e a absorção  ---  observe também que na reflexão os raios incidentes e refletido estão em quadrantes adjacentes, e que na refração os raios incidente e refratado estão em quadrantes opostos (figura 1)  ---  na absorção o raio incidente é absorvido (figura 2).

02- Como os raios penetram no vidro fosco, ocorre refração e como eles raios deixam de ser

paralelos eles se espalham (difundem) em seu interior e, fornecem a um observador do outro lado do vidro, uma imagem distorcida ou apenas seus contornos, como você pode observar na cena do assassinato no banheiro no clássico filme Psicose de Alfred Hitchcock (figura acima). 

R- C

03- São infinitas as frequências (cores) que compõem a luz policromática branca proveniente do

Sol.

R- D

04- A dispersão luminosa é o fenômeno da separação da luz policromática branca  em suas cores componentes, o que ocorre quando a luz branca sofre refração, como por exemplo, num prisma de vidro (figura 1) ou em gotas de água (figura 2)  ---  a luz policromática branca é composta de infinitas

cores (frequências), das quais destacamos o vermelho, alaranjado, amarelo, verde,azul, anil e violeta  ---  observe na figura 1 que a cor que sofre menor desvio é a vermelha e a que sofre maior desvio é a violeta  -- R- A

05-  Durante o dia predomina a refração, pois a quantidade de luz externa é maior a da luz interna e a noite predomina a reflexão, pois a quantidade de luz externa é menor que a da luz interna  ---  R- C

06- I- Falsa  ---  a luz branca policromática do Sol  atinge uma gota de água no ar (1) e, ao penetrar na mesma, sofre refração fornecida pela lei da refração n₁.seni = n₂.senr, sofrendo também uma pequena dispersão (quase imperceptível) das cores que compõe a luz branca  ---  esses raios de luz das diversas cores refletem na parte interna da gota (2) e retornam mantendo suas cores  ---  ao sofrerem a ultima refração (3), abandonando a gota e aumentando a separação entre as cores  ---  são essas cores mais separadas que atingem seus olhos e fazem com que você veja o arco-íris  ---  na

figura (arco-íris primário, com apenas uma reflexão interna) estão representadas apenas as cores extremas, o vermelho e o violeta  ---  veja que a difração que compõe o arco íris ocorre nas situações 1 e 3.

Observação: No arco-íris primário a luz sofre apenas uma reflexão interna (figura I) e a cor extrema i

interior será o violeta  ---  no arco-íris secundário a luz sofre duas reflexões internas (figura II) e a cor extrema interior será a vermelha.

II- Correta  ---  pode ocorrer naturalmente nas gotas de chuva e artificialmente quando, por exemplo, a luz é decomposta num prisma.

III- Falsa  ---  observe na explicação I que a maior dispersão das cores, que formam o arco-íris, quando a luz sai da gota passando para o ar e não no interior da gota.

IV- Correta  --- é devido à passagem da luz pelas gotículas de chuva que ocorre a dispersão da luz e a formação do arco-íris.

R- B

07- Como a atmosfera é mais densa nas camadas inferiores, nelas o índice de refração é maior que

nas camadas superiores e o raio de luz, a medida que desce vai passando de um meio menos refringente para um meio mais refringente  ---  assim, se aproxima cada vez mais da normal, se curvando como mostrado na figura acima  ---  R- C

08- O Sol em contato com o solo deixa o ar mais quente e consequentemente menos refringente que o ar das camadas superiores. Isso faz com que os raios de luz sofram reflexão total em camadas próximas ao solo, subam e atinjam os olhos de um observador, que terá a impressão de que no solo existe um espelho fornecendo a imagem do objeto  ---  R- B

09- Observe na figura abaixo, que na dispersão da luz solar que provoca o arco-íris, a luz retorna ao

meio original e, para que isso aconteça o Sol tem que estar atrás do observador  ---  R- D

10- n_vidro=c/V_vidro  ---  1,5=3.10⁸/V_vidro  ---  V_vidro=2.10⁸m/s  ---  f=V/λ  ---  como a freqüência f independe do meio de propagação  ---  f_ar=f_vidro  ---   λ_ar=600nm=6.10².10^-9=6.10^-7m  ---   f_ar=f_vidro  ---  V_ar/γ_ar = V_vidro/γ_vidro  ---  3.10⁸/6.10^-7=2.10⁸/λ_vidro  ---  λ_vidro=4.10^-7  --- γ_vidro=400.10^-9  ---  λ_vidro=400nm  ---  R- E

11- Observe a figura abaixo  ---  à medida que os raios de luz provenientes do Sol penetram na

atmosfera da Terra, vão encontrando camadas de ar cada vez mais densas, mais refringentes e de maiores índices de refração e aproximam-se cada vez mais da normal sofrendo os desvios mostrados  ---  esses desvios fazem com que a imagem que se observa do Sol ao amanhecer (antes de o Sol objeto aparecer) a e ao anoitecer (depois que o Sol objeto desapareceu)  se encontre acima de sua real posição, tomando-se como referência o horizonte. ---  R- C

12- Traçando a normal N no ponto de incidência ( a normal N forma um ângulo de 90^o com a

superfície do vidro)  ---  observe na figura que o ângulo de incidência que é o ângulo que o raio incidente forma com a normal vale i=(90 – 32)=58^o  ---   i=58^o  ---  veja também que 58^o + r=90^o  ---  r=32^o  ---  R- B