VR – Óptica

Vestibulares recentes por assunto – 2017 – 2016 - 2015


Princípios da propagação retilínea da luz


01-(UFLA – MG – PAS – 017/019)

Na terça-feira, 12 de abril de 2016, o físico Stephen Hawking anunciou que, em parceria com os empresários Mark Zuckerberg, criador do Facebook, e o bilionário russo Yuri Milner, sondas serão enviadas para Alpha Centauri, que é o astro mais brilhante da constelação de Centauro e a terceira estrela mais brilhante do céu visto a olho nu aqui da Terra. A ideia faz parte

Starshot, que desenvolverá nanosondas minúsculas e as enviará para o espaço usando raios de luz, impulsionando-as a 20% da velocidade da luz.

sistema de Alpha Centauri fica a 4,4 anos-luz de distância da Terra. “Se for bem-sucedida, a missão pode chegar a Alpha Centauri cerca de X anos após seu lançamento”, afirmou Hawking. Calcule o tempo X que a sonda demorará para chegar à estrela Alpha Centauri.

Considere a velocidade da luz 3×108 m/s.


02-(CEDERJ-RJ-2017)

Uma câmara escura é construída com uma caixinha cúbica de aresta = 8 cm, à prova de luz, contendo um pequeno orifício circular em uma de suas faces. A luz de uma cena passa através do orifício e projeta uma imagem que é registrada em um filme fotográfico colado na face oposta àquela que contém o orifício. Suponha que um objeto de altura = 2 mseja posicionado a uma distância = 4 m do orifício da câmara escura, que o raio do orifício seja muito menor do que L e que a imagem registre completamente o objeto. Nesse caso, a altura da imagem registrada no filme será:

(A) 2 cm

(B) 4 cm

(C) 6 cm

(D) 8 cm


03-(PUC-SP-017)


Reflexão da luz e espelhos planos



04-(Faculdade de Medicina do Hospital Israelita Albert Einstein)




05-(UFJF-MG-017)


Espelhos esféricos



06-(UFPR-PR-017)

Um espelho côncavo com raio de curvatura 10 cm centro em C, foi posicionado de acordo com a figura a seguir.

Um objeto O, com 2 cm de altura, está localizado a 3 cm do espelho eorientado para baixo, partir do eixo principal.

Os segmentos que podem ser observados sobre o eixo principal são equidistantes entre si.

a) Na figura, assinale o foco do espelho, ressaltando-o por meio da letra F.

b) Determine, graficamente na figura, imagem formada, representando adequadamente no mínimo dois raios “notáveis”, antes e após a ocorrência da reflexão.

c) Determine, apresentando os devidos cálculos, o tamanho da imagem.

07-(UNIMONTES – MG – 017 – PAES 2a etapa)

08-(FATEC – SP – 16/17)

A malha ferroviária europeia é uma das mais antigas e extensas do mundo, com cerca de 260 mil quilômetros. Apesar de toda tecnologia moderna de segurança implantada em toda rede, as companhias ferroviárias ainda adotam um sistema básico de reflexão luminosa nas plataformas. Um espelho é colocado no ponto exato onde o operador (maquinista) para a composição, de modo que ele possa verificar se todos os passageiros embarcaram e desembarcaram. A fim de tornar isso possível, o espelho deve refletir um amplo ângulo de visão, ou seja, maior campo visual.

Para que isso aconteça, as companhias devem utilizar um espelho

(A) plano, com a mesma altura do vagão.

(B) convexo, com um valor alto de vergência em módulo.

(C) côncavo, cuja vergência possui um valor baixo em módulo.

(D) convergente, cuja vergência possui um valor alto e negativo.

(E) divergente, cuja vergência possui um valor alto e positivo.


09-(UNICAMP-SP-017)

10-(FMABC-SP-017)

11-(FAMERP-SP-017)

Uma calota esférica é refletora em ambas as faces, constituindo, aomesmo tempo, um espelho côncavo e um espelho convexo, de mesma distância focal, em módulo.

figura 1 representa uma pessoa diante da face côncava e sua respectiva imagem, e a figura 2 representa a mesma pessoa diante da face convexa e sua respectiva imagem.

a) Considerando as informações contidas na figura 1, calcule o módulo da distância focal desses espelhos.

b) Na situação da figura 2, calcule o aumento linear transversal produzido pela face convexa da calota.


12-(Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP) 

Analise a figura.

(http://dornsife.usc.edu)

Com relação ao espelho e à imagem da mão, é correto afirmar que eles são, respectivamente,

(A) côncavo e real.

(B) côncavo e virtual.

(C) convexo e real.

(D) convexo e virtual.

(E) plano e real.


13-(UERJ-RJ/017)

Em uma aula prática de óptica, um espelho esférico côncavo é utilizado para obter a imagem de um

prédio.

Considere as seguintes medidas:

• altura do prédio = 20 m;

• distância do prédio ao espelho = 100 m;

• distância focal do espelho = 20 cm.

Admitindo que a imagem conjugada se situe no plano focal do espelho, calcule, em centímetros, a altura dessa imagem.

 

Refração luminosa



14-(Medicina – EMESCAM – ES – 017)



15-(IFMG-MG-2017)

Em um experimento de óptica, o professor Rafael faz com que um raio de luz monocromático

incida da maneira representa ao lado. O raio de luz forma um ângulo de 90° com a superfície da água.

O raio luminoso inicialmente viajava no ar e passa a viajar na água.Acerca deste experimento, é CORRETO afirmar que:

A) a luz não sofreu refração.

B) o ângulo de incidência vale 90°.

C) a frequência da luz sofreu alteração.

D) o comprimento de onda da luz sofreu alteração.


16-(PUC-RJ/017)

Um feixe luminoso proveniente de um laser se propaga no ar e incide sobre a superfície horizontal

da água fazendo um ângulo de 45o com a vertical.

ângulo que o feixe refratado forma com a vertical é:

Dados: Índice de refração do ar, 1,0; Índice de refração da água, 1,5;sen30o = 1/2; sen45o = /2 e sen60o = /2.

(A) menor que 30º.

(B) maior que 30o e menor que 45o.

(C) igual a 45o.

(D) maior que 45o e menor que 60o.

(E) maior que 60o.

17-(FMJ-SP-017)

As figuras representam raios de mesma luz monocromática que sofrem refração ao incidirem na superfície de separação de dois meios diferentes.

Os meios e seus respectivos índices de refração absolutos estão indicados na tabela.

Os meios A, B e C são, respectivamente,

(A) diamante, lantânio e vidro crown.

(B) vidro crown, lantânio e diamante.

(C) lantânio, vidro crown e diamante.

(D) vidro crown, diamante e lantânio.

(E) lantânio, diamante e vidro crown.


18-(UNIFESP-SP-017)

Para demonstrar o fenômeno da refração luminosa, um professor faz incidir um feixe monocromático de luz no ponto A da superfície lateral de um cilindro reto constituído de um material homogêneo e transparente, de índice de refração absoluto igual a 1,6 (figura 1).

A figura 2 representa a secção transversal circular desse cilindro, que contém o plano de incidência do feixe de luz.

Ao incidir no ponto A, o feixe atravessa o cilindro e emerge no ponto B, sofrendo um desvio angular α.

Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é igual a 3.10 8 m/s, que o índice de refração absoluto do ar é igual a 1,0 e adotando sen 53o = 0,8, calcule:

a) a velocidade escalar do feixe luminoso, em m/s, no interior do cilindro.

b) o desvio angular α, em graus, sofrido pelo feixe luminoso ao atravessar o cilindro.

 

19-(Medicina – USCS-SP-017)


20-(EsPCEx- AMAN – SP- RJ – 2016/17)


21-(UNITAU MED-SP-017)

Uma onda luminosa propaga-se num meio A, onde sua velocidade é c/(20√3), e incide numa fronteira de separação com um meio B, formandoum ângulo de 60 graus com a normal. No meio B, a velocidade de propagação da luz passa a ser c/60.

Note que c é a velocidade da luz no vácuo, sendo c = 3 x 105 km/s.

Dados: sen(60°) = √3/2 ; cos(60°) = 1/2 ; sen(30°) = 1/2 ; cos(30°) = √3/2

Admitindo a possibilidade da existência física e química desses meios, é CORRETO afirmar que o ângulo de refração dessa onda é de

a) 30 graus

b) 60 graus

c) 45 graus

d) 75 graus

e) 65 graus


Reflexão Total


22-(UNESP-SP-017)


Prismas




23-(FUVEST-SP-017)

Em uma aula de laboratório de física, utilizando-se o arranjo experimental esquematizado na figura, foi medido o índice de refração de um material sintético chamado poliestireno.

Nessa experiência, radiação eletromagnética, proveniente de um gerador de micro-ondas, propaga-se no ar e incide perpendicularmente em um dos lados de um bloco de poliestireno, cuja seção reta é um triângulo retângulo, que tem um dos ângulos medindo 25o, conforme a figura.

Um detector de micro-ondas indica que a radiação eletromagnética sai do bloco propagando-se no ar em uma direção que forma um ângulo de 15o com a de incidência.

partir desse resultado, conclui-se que o índice de refração do poliestireno em relação ao ar para essa micro-onda é, aproximadamente,


24-(FAMERP-SP-017)


Lentes




25-(UFES – ES – 017)

Com o sistema óptico ao lado, conseguem-se duas posições da lente delgada, P e P’, que produzirão imagens nítidas (focalizadas) do objeto sobre o anteparo.

distância entre P e P’ é D = 6 cm, e a distância entre o objeto e o anteparo é mantida fixa no valor

L = 10 cm. Determine

A) se as imagens, nos dois casos, têm a mesma ampliação, ou seja, se têm o mesmo tamanho explique seu raciocínio.

B) distância entre o objeto e a lente na situação em que estão mais próximos entre si (posição P);

C) distância focal da lente.




26-(FMJ-SP-017)

Leia o anúncio.

(www.importecnica.com.br. Adaptado.)

Considere que o “aumento de 5 vezes” signifique imagem direita e 5 vezes maior do que o objeto quando este se encontra a 20 cm da lente. A distância focal dessa lente é

(A) 100 cm.

(B) 25 cm.

(C) 10 cm.

(D) 17 cm.

(E) 20 cm.




27-(FGV-SP-017)



28-(UEMG-MG-017)

Um estudante dispunha de um espelho côncavo e de uma lente biconvexa de vidro para montar um dispositivo que amplia a imagem de um objeto.

Ele então montou o dispositivo, conforme mostrado no diagrama.

foco do espelho é F e os das lentes são f e f’.

objeto O é representado pela seta.

Após a montagem, o estudante observou que era possível visualizar duas imagens.

As características dessas imagens são:

a) Imagem 1: real, invertida e maior. Imagem 2: real, invertida e menor.

b) Imagem 1: real, direta e maior. Imagem 2: real, invertida e menor.

c) Imagem 1: virtual, direta e maior. Imagem 2: real, invertida e menor.

d) Imagem 1: virtual, direta e menor. Imagem 2: real, invertida e maior.


Instrumentos ópticos


29-(UNICAMP-SP-017)

Considere que, de forma simplificada, a resolução máxima de um microscópio óptico é igual ao comprimento de onda da luz incidente no objeto a ser observado.

Observando a célula representada na figura abaixo, e sabendo que o intervalo de frequências do

espectro de luz visível está compreendido entre 4,0.1014 Hz e 7,5.1014 Hz, menor estrutura celular que se poderia observar nesse microscópio de luz seria (Se necessário, utilize c = 3.108 m/s.)


Óptica Fisiológica


30-(COLÉGIO NAVAL – 2016/17)


Resoluções das questões de Vestibulares recentes por assunto – 2017 – 2016 – 2015 – Óptica



01- velocidade das nanosondas corresponde a 20% da velocidade da luze terá valor  V = 20% de 3.108 m/s  V = 0,2×3.108 = 0,6.108 m/s  V = 6.107 m/s.

Um ano-luz é a distância que a luz pode viajar em um ano com velocidade de 3.108 m/s. Por exemplo, em um ano-luz, a distância percorrida seria de aproximadamente 9.460.800.000.000 (nove trilhões, quatrocentos e sessenta bilhões e oitocentos milhões) de quilômetros, ou, aproximadamente 9.1015 m.

V =  ∆S = 4,4×9.1015 = 39,6.1015 m  6.107 =   ∆t =  ∆t = 6,6.108 s.

Ano em segundos  1 minuto = 60 segundos  1 hora = 60 x 60 = 3600 segundos   1 dia = 24h x 3600 = 86.400 segundos  365 dias = 31.536.000 segundos  1 ano tem aproximadamente 3,15.107 s.

t =  21 anos

R- C


02-

Nós conseguimos resolver esse problema por semelhança de triângulos, observe a figura:



Os dois triângulos formados nessa figura são semelhantes, sendo assim:

x é a altura da imagem, que será formada no fundo da câmera. Isolando ele:

Substituindo, o L está em cm (8 cm = 0,08 m) apenas dividir por 100:

Resolvendo:

x = 0,04 m = 4 cm

Alternativa B


03- Se você não domina a teoria, ela está a seguir:

Cor de um corpo

 A luz branca do Sol ou de uma lâmpada qualquer é denominada luz policromática (várias cores) e é composta das cores monocromáticas (uma só cor), vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente (espalha em todas as direções e sentidos) e que chega aos olhos do observador.

Um corpo negro absorve todas as cores e um corpo branco reflete todas as cores.

 Figura 1  O corpo vermelho reflete difusamente apenas a cor vermelha e o observador enxergará vermelho.

Figura 2  As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo amarelo que reflete difusamente somente o amarelo e o observador enxergará essa cor.

Figura 3   As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo verde que reflete difusamente somente o verde e o observador enxergará verde.

Figura 4  O corpo negro absorve todas as cores e nenhuma chegará ao observador que verá negro (ausência de cores).

Figura 5  O corpo violeta reflete difusamente somente o violeta absorverá o verde, não chegando nenhuma luz ao observador, que verá negro.

Figura 6  O observador verá vermelho, pois o corpo branco reflete difusamente todas as cores inclusive o vermelho.

No caso do exercício, as palavras que você enxergará em azul são PRETO, VERDE e VERMELHO e as cores serão  azul (as três palavras anteriores) e preta (as demais radiações serão absorvidas fornecendo a sensação visual de preto).

R- B


04-

Características da imagem num espelho plano

ponto objeto (O) e o ponto imagem (i) são simétricos em relação ao espelho, ou seja, a distância do

distância do objeto ao espelho é a mesma que a distância da imagem ao espelho e contidos numa mesma reta perpendicular ao plano do espelho.

R- C


05-


06-

a) foco F está localizado na distância média entre o centro de curvatura C e o espelho.

b)

c)

= R/2 = 10/2 = 5 cm (positivo, espelho côncavo).

P = 3 cm

P’ = ?

Equação dos pontos conjugados   =  +    =  +   -  =    =   P’ = – 7,5 cm (P’ < 0, imagem virtual)

i= ?

o = - 2cm (invertida)

P = 3 cm

P’ = – 7,5 cm

 = –    = –   i =  = 5 cm ( a imagem é direita em relação ao objeto e tem 5cm de altura).



07-


08- Pelas características dos espelhos, podemos excluir algumas alternativas.

Por mais que um espelho plano ajudasse, ele não seria capaz de modificar a imagem, sendo assim não aumentaria seu campo de visão.

Um espelho côncavo converge os raios para um ponto, com isso não poderia ampliar o campo de visão do maquinista. Para um espelho ser considerado divergente ele precisa ter sua vergência negativa, quanto maior esse valor, em módulo, maior o campo de visão gerado.

Sendo assim, a alternativa B é a correta. Um espelho convexo aumenta o campo de visão, e se a vergência for grande mais expandido é esse campo visual.

R- B


09- comportamento do balão de Natal como espelho é idêntico ao fornecido por um espelho esférico convexo, com as seguintes características:

Construção geométrica de imagens nos espelhos esféricos convexos

Espelho convexo  Para qualquer localização do objeto Independentemente de sua posição, a

imagem terá sempre:

Natureza  virtual

Localização  atrás do espelho e entre V e F e observe nas figuras acima que à medida que o objeto se aproxima do espelho, a imagem também se aproxima e aumenta de tamanho, mas está sempre entre V e F.

Tamanho  menor que o do objeto

Orientação  direita em relação ao objeto

Utilidades: Os espelhos convexos são empregados como retrovisores em veículos, cabines de segurança, elevadores, etc.

Sua vantagem sobre o espelho plano, nesse particular, é ter maior campo visual. Têm, entretanto, o inconveniente de não darem noção da distância.

R- B


10-


11-





Na figura 1 a calota esférica está se comportando como um espelho esférico côncavo:

Módulo do espelho côncavo = módulo do espelho convexo = f = 30 cm.

b) Na figura 2 a calota esférica se comporta como um espelho esférico convexo de distância focal

f = – 30 cm (espelhos convexos possuem f < 0)

12-  Podemos excluir de imediato o espelho plano, pois nele não há como se modificar a imagem. Uma imagem formada por um espelho convexo deve ser, obrigatoriamente, virtual e menor que o objeto. Por a imagem ser expandida dessa forma, só podemos trabalhar com um espelho côncavo de modo que a imagem seja virtual, conforme esquema abaixo.

Objeto entre o foco F e o vértice V ou entre o foco F e o espelho

A imagem terá:

Natureza  virtual (obtida na interseção do prolongamento dos raios de luz )  não pode ser projetada, fotografada, etc., atrás do espelho.

Localização  atrás do espelho

Tamanho  maior que o do objeto

Orientação  direita em relação ao objeto

Utilidades: são empregados com frequência quando se deseja obter uma imagem virtual e ampliada de um objeto, como é o caso dos espelhos de barbear, toalete, de dentista, espelho de otorrinolaringologia, etc.

R- B


13-

Como o enunciado afirma que a imagem conjugada está situada no plano focal (f) do espelho 

distância da imagem ao espelho P é a própria distância focal f do espelho  P’ = f = 0,2 m.

    =   i = –   i = – 0,04m  i = – 4 cm (a imagem tem altura de 4 cm e é invertida em relação ao objeto)


14- Veja abaixo a representação do raio de luz no plano cartesiano:

R- E


15- Vamos pensar em todas as alternativas:

No caso de A há uma refração, pois a luz passou de um ambiente para outro, o que não muda é o ângulo de refração.

Em B o ângulo é de 0°, pois está localizado em cima do eixo normal.

Na alternativa C, a frequência não muda quando se troca de ambiente, a velocidade se altera. Sendo assim, a alternativa D é a correta, pois quando se modifica a velocidade de propagação o comprimento de onda também se altera, basta analisar a fórmula abaixo:

Onde:

V é a velocidade de propagação

 é o comprimento de onda

f é a frequência


16-
Lei de Snell-Descartes (refração da luz)

nar.sen45o = nágua.sen 1./2 = 1,5.senr  senr  =  0,4 pelos valores

fornecidos no enunciado você observa que  <  , ou seja, menor que 30o.

R- A



17-

Vamos usar a imagem a seguir como apoio:

Nela podemos observar que quanto mais refringente (quanto maior o índice de refração), mais o raio refratado se aproxima da reta normal (reta que usamos de referência), no caso do exercício, a linha pontilhada. Ao observarmos o exercício, podemos concluir que o meio A tem que ser o lantânio, pois só assim há uma aproximação em um caso e um distanciamento no outro, já que ele é o valor intermediário. Ainda sobra o problema de B e C, que podemos concluir observando a imagem de apoio, que em B se trata de diamante (há uma aproximação à reta normal) C se trata de vidro crown (há um afastamento à reta normal).

R – E



18-

a) índice de refração absoluto aplicado ao material do cilindro constituído de um meio homogêneo e transparente é fornecido por:

n = 1,6 e c = 3.108 m/s  n =   1,6 =   V =   V = 1,875 m/s

b)

Aplicando a lei de Snell-Descartes na refração do feixe de luz em A, do ar para o cilindro  nar.seni = n.senr  1.sen53o = 1,6.senr  1.0,8 = 1,6.senr  senr =  = 0,5  r = 30o.

Observe atentamente a figura abaixo:

Se o ângulo de incidência (com a normal N) em A é de 53oângulo de emergência em B (com a normal N) também será de 53opois os meios são os mesmos.

Como o triângulo AOB é isósceles (dois lados iguais R) então seus ângulos opostos são iguais (30o).

No triângulo ABC o ângulo α é externo o que implica que α = 2×23 = 46o



19- Breve teoria

Na figura 1 ponto objeto real P está dentro da água (mais refringente, maior índice de refração) e emitindo dois raios de luz, um vertical que não sofre desvio e o outro oblíquo que, ao se refratar para o ar, afasta-se da normal atingindo os olhos do observador e determina a imagem virtual (P’), obtida no prolongamento desse raio e onde ele intercepta o raio de luz vertical, fornecendo essa imagem P’, acima do objeto real P.

 Na figura II o ponto objeto real P está no ar (menos refringente, menor índice de refração) e emitindo dois raios de luz, um vertical que não sofre desvio e o outro oblíquo que, ao refratar-se para  a água aproxima-se da normal atingindo os olhos do observador e determina a imagem virtual P’, acima do objeto real P.

Observe que, em ambos os casos a imagem está sempre acima do objeto.

R- B


20- Veja na figura da esquerda os ângulos que confirmam que o ângulo de incidência do raio de luz na interface ar – líquido (ponto A) vale i = 60o.

Aplicando a lei de Snell – Descartes na figura da direita acima no ponto Ada interface ar – líquido

Nar.seni = nlíquido.senr  1.sen60o = nlíquido.sen30o  1. = nlíquido.  nlíquido =

R- C



21- Podemos resolver esta questão através da Lei de Snell-Descartes  

Temos, então, que          

R- Portanto, a resposta correta é a alternativa A.



22-

Os pontos do tubo retilíneo luminescente que podem ser vistos por pessoas fora da piscina são aqueles localizados abaixo do ponto M já que os pontos acima de M serão impedidos de se refratarem pela boia circular opaca.

R – B



23-

Aplicando em (II) a lei de Snell-Descartes  npoliestireno.seni = nar .senr  npoliestireno.sen25o = 1.sen40o  npoliestireno.0,4 = 1.0,6  npoliestireno  npoliestireno = 1,5.

R- B



24-
Índice de refração

Observe na expressão acima que, sendo a velocidade c da luz constante, velocidade v de propagação da luz no meio (no caso, o vidro) é inversamente proporcional ao índice absoluto de refração da luz nesse meio.

dispersão luminosa ocorre artificialmente quando a luz se dispersa como no interior de um prisma (ou no interior da esfera de vidro do exercício) ou quando passa do ar para a água, sendo mais desviada a luz monocromática violeta (menor velocidade) e menos desviada a luz monocromática vermelha (maior velocidade).

Como, pelo enunciado, o índice refração absoluto do vidro é maior para a cor azul do que para a

vermelha, a luz azul, no interior do vidro sofre maior desvio ao atravessar a esfera (veja figura acima).

R- B


25- A) Veja a equação de Gauss abaixo:

Sendo a lente a mesma, distância focal f também é a mesma e aampliação A (aumento linear transversal) é fornecida pela expressão A = – que mostra que A depende apenas das distâncias do objeto e da imagem à lente.

Se a ampliação fosse a mesma nas duas posições, P1 seria igual à P1’, P2seria igual à P2’ │A│= │1│(objeto e imagem teriam o mesmo tamanho).

Observe na figura que, com o objeto mais próximo da lente P1’ > P1 e│A1│> │1│(tamanho aumentado).

Da mesma maneira, com o objeto mais afastado da lente P2’ < P2 e │A2│< │1│(tamanho diminuído).

B) Está sendo pedida a distância entre o objeto e a lente na situação em que estão mais próximos entre si (posição P), ou seja, está pedindo P1.

Nessas condições a distância do objeto à lente será P1 e da imagem à lente P1’ = L – P1 = 10 – P1 e

na outra posição a distância do objeto à lente será P2 da imagem à lente P2’ = L – P2 = 10 – P2.

Observe ainda, na figura acima, que P2 – P1 = 6 (I).



26- Primeiramente precisamos encontrar o valor da distância da imagem ao espelho, para isso vamos utilizar a equação do aumento linear:

Onde:

A é o aumento linear

P’ é a distância da imagem ao espelho

P é a distância do objeto ao espelho

Isolando P’:

Substituindo, sabendo que o A foi dado no texto, quando ele diz que o aumento é de 5 vezesDeixaremos tudo em cm, pois a resposta final está em cm:

Agora que já temos a distância da imagem, podemos substituir na fórmula de gauss:

Onde:

f é a distância focal

p é a distância do objeto ao espelho

p’ é a distância da imagem ao espelho

Substituindo os valores, já jogando o sinal negativo (-100 cm) para fora da fração, ficando sinal negativo:

Resolvendo:

Multiplicando tudo por -1, ou seja, invertendo as frações:

R – B


27- A lupa é uma lente convergente e todos os raios de luz que incidem paralelamente ao eixo principal (caso do sol a pino) emergem da lente convergindo para o foco f. Assim, no caso do exercício, f = h.

Veja a construção geométrica da imagem em uma lupa (lente convergente) em que o objeto tem que estar entre fo = f = h e O.

Natureza  Virtual (obtida no cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos).

Localização  Antes de fo

Tamanho e orientação  maior que o objeto e direita em relação a ele.

R- D


28- Uma das imagens i do objeto que está antes do ponto antiprincipal Ao (200 cm) é formada diretamente pela lente biconvexa (convergente) que tem as seguintes características, geometricamente localizadas na figura abaixo:

Objeto O antes de Ao

Características da imagem i:

Natureza  Real (obtida no cruzamento do próprio raio luminoso (linha cheia)).

Localização  entre Fi e Ai.  

Tamanho e orientação  menor que o objeto e invertida em relação ao mesmo.

outra imagem i’ captada pelo espelho plano (real, invertida e maior que o objeto, pois o

objeto está a 80cm do espelho, entre o foco F = 60cm e o centro de curvatura C = 120 cm) funciona como objeto para lente biconvexa (convergente) e sua imagem i’’, vista pelo observador será direita em relação ao objeto, real e maior que o mesmo, conforme construção geométrica na figura acima.

R- B


29-

Nesse microscópio de luz, a velocidade de propagação da luz é constante e vale V = c = 3.108 m/s, e assim, pela equação fundamental da ondulatória V = constante =c = λ.f, o comprimento de onda λ é inversamente proporciona à frequência f.

Como pelo enunciado, o intervalo de frequências do espectro de luz visível está compreendido entre 4,0.1014 Hz e 7,5.1014 Hz, a menor estrutura celular (menor λ) que se poderia observar nesse microscópio de luz corresponde à maior frequência nesse intervalo que é de é de f = 7,5.1014 Hz.

c = λ.f  3.108 = λ.7,5.1014  λ =   λ = 0,4.10-6  λ = 4.10-7 m = 400 nm.

Portanto, observando a figura você percebe que a menor estrutura celular que você pode perceber nesse microscópio é o Retículo Endoplasmático dimensão 420 nm.

R- B


30-


Questões de Vestibulares recentes por assunto

2014 – 2013 - Óptica



01-(FUVEST-SP-014)

A primeira medida da velocidade da luz, sem o uso de métodos astronômicos, foi realizada por Hippolyte Fizeau, em 1849.  A figura mostra um esquema simplificado da montagem experimental por ele utilizada. 

Um feixe fino de luz, emitido pela fonte F, incide no espelho plano semitransparente E1.

A luz refletida por E1 passa entre dois dentes da roda dentada R, incide perpendicularmente no espelho plano E2 que está a uma distância L da roda, é refletida e chega ao olho do observador. 

A roda é então colocada a girar em uma velocidade angular tal que a luz que atravessa o espaço entre dois dentes da roda e é refletida pelo espelho E2, não alcance o olho do observador, por atingir o dente seguinte da roda. Nesta condição, a roda, com N dentes, gira com velocidade angular constante e dá V voltas por segundo.

a) Escreva a expressão literal para o intervalo de tempo Δt em que a luz se desloca da roda até E2 e retorna à roda, em função de L e da velocidade da luz c.

b)Considerando o movimento de rotação da roda, escreva, em função de N e V, a expressão literal 

para o intervalo de tempo Δt decorrido entre o instante em que a luz passa pelo ponto central entre 

os dentes A e B da roda e o instante em que, depois de refletida por E2, é bloqueada no centro do dente B.  

c) Determine o valor numérico da velocidade da luz c, utilizando os dados abaixo.


02-(FUVEST-SP-014)

Um estudanteconstruiu um microscópio ótico digital usando  uma webcam,  da qual ele removeu a 

lente original. Ele preparou um tubo adaptador e fixou uma lente convergente, de distância focal f = 50 mm, a umadistância d = 175 mm do sensor de imagem da webcam, como visto na figura abaixo.  

No manual da webcam, ele descobriu que seu sensor de imagem tem dimensão total útil de 6x6 

mm2, com 500x500 pixels. Com estas informações, determine 

a) as dimensões do espaço ocupado por cada pixel; 

 b) a distância L entre a lente e um objeto, para que este fique focalizado no sensor; 

 c)o diâmetro máximo D que uma pequena esfera pode ter, para que esteja integralmente dentro do campo visual do microscópio, quando focalizada. 


03-(FUVEST-SP-014)

Um prisma triangular desvia um feixe de luz verde de um ângulo ӨA, em relação à direção de incidência, como ilustra a figura A. Se uma placa plana, do mesmo material do prisma, for colocada entre a fonte de luz e o prisma, nas posições mostradas nas figuras B e C, a luz, ao sair do prisma, será desviada,


respectivamente, de ângulos ӨB e ӨC, em relação à direção de incidência indicada pela seta.Os desvios angulares serão tais que


04-(UNESP-SP-014)

Uma pessoa está parada numa calçada plana e horizontal diante de um espelho plano vertical E pendurado na fachada de uma loja. A figura representa a visão de cima da região.

Olhando para o espelho, a pessoa pode ver a imagem de um motociclista e de sua motocicleta que passam pela rua com velocidade constante V = 0,8 m/s, em uma trajetória retilínea paralela à calçada, conforme indica a linha tracejada. Considerando que o ponto O na figura represente a posição dos olhos da pessoa parada na calçada, é correto afirmar que ela poderá ver a imagem por inteiro do motociclista e de sua motocicleta refletida no espelho durante um intervalo de tempo, em segundos, igual a


05-(UNESP-SP-014)

Para observar uma pequena folha em detalhes, um estudante utiliza uma lente esférica convergente funcionando como lupa. Mantendo a lente na posição vertical e parada a 3 cm da folha, ele vê uma imagem virtual ampliada 2,5 vezes.

Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância focal, em cm, da lente utilizada pelo estudante é igual a

(A) 5. (B) 2. (C) 6. (D) 4. (E) 3.


06-(UNICAMP-SP-014)

O sistema de imagens street view disponível na internet permite a visualização de vários lugares do

mundo através de fotografias de alta definição, tomadas em 360 graus, no nível da rua.

Em uma câmera fotográfica tradicional, a imagem é gravada em um filme fotográfico para posterior

revelação. A posição da lente é ajustada de modo a produzir a imagem no filme colocado na parte posterior da câmera.

Considere uma câmera para a qual um objeto muito distante fornece uma imagem pontual no filme em uma posição P’=5cm.O objeto é então colocado mais perto da câmera, em uma posição P=100cm, e a distância entre a lente e o filme é ajustada até que uma imagem nítida real invertida se forme no filme, conforme mostra a figura.

Obtenha a variação da posição da imagem p’ decorrente da troca de posição do objeto.


07-(UNIFESP-SP-014)

Dentro de uma casa uma pessoa observa, por meio de um espelho plano E, uma placa com a inscrição VENDO colocada fora da casa, ao lado de uma janela aberta. A janela e o espelho têm as dimensões horizontais mínimas para que o observador consiga ver a placa em toda sua extensão lateral. A figura 1 representa o espelho e a janela vistos de dentro da casa. A figura 2 representa uma visão de cima da placa, do espelho plano E, do observador O e de dois raios de luz emitidos pela placa que atingem, depois de refletidos em E, os olhos do observador.

Considerando as medidas indicadas na figura 2, calcule, em metros:

a) a largura (L) da janela.

b) a largura mínima (x) do espelho E para que o observador possa ver por inteiro a imagem da placa conjugada por ele.


08-(AFA-014)

Um pequeno objeto plano e luminoso pode ser utilizado em três arranjos ópticos distintos (I, II e III), imersos em ar, como apresentado na figura abaixo.

No arranjo I, o objeto é colocado sobre um plano onde se apoiam dois espelhos planos ortogonais entre si. Nos arranjos II e III, respectivamente, o objeto é disposto de forma perpendicular ao eixo óptico de um espelho esférico côncavo gaussiano e de uma lente convergente delgada.

Dessa maneira, o plano do objeto se encontra paralelo aos planos focais desses dois dispositivos. Considere que as distâncias do objeto ao vértice do espelho esférico e ao centro óptico da lente sejam maiores do que as distâncias focais do espelho côncavo e da lente.

Nessas condições, das imagens abaixo, a que não pode ser conjugada por nenhum dos três arranjos ópticos é


09-(AFA-014)

Um estudante montou um experimento com uma rede de difração de 1000 linhas por milímetro, um laser que emite um feixe cilíndrico de luz monocromática de comprimento de onda igual a 4.10-7m e um anteparo, conforme figura abaixo.

O espectro de difração, observado no anteparo pelo estudante, foi registrado por uma câmera digital e os picos de intensidade apareceram como pequenos pontos brilhantes na imagem.

Nessas condições, a opção que melhor representa a imagem do espectro de difração obtida pelo estudante é:


10-(CEFET-MG-014)

No vácuo, um determinado meio material isotrópico e transparente com índice de refração absoluto igual a 2 apresentará a condição de reflexão total para um raio de luz com ângulo limite de incidência igual a _______, propagando-se do ______________________ para o

______________________ .

Os termos que preenchem, corretamente, as lacunas são

a) 30º, material, vácuo. b) 30º, vácuo, material. c) 60º, material, vácuo.

d) 60º, vácuo, material. e) 90º, vácuo, material.


11-(UFSCAR-SP-014)

Para melhorar a qualidade do ar, a administração da cidade de São Paulo exige que seus veículos passem periodicamente por uma inspeção em que são medidos os níveis de emissão de gases poluentes e observadas eventuais irregularidades, como a ausência do filtro catalisador. Para facilitar o trabalho do fiscal, um espelho plano foi estrategicamente montado sobre rodinhas permitindo que, pela reflexão, observe-se a parte debaixo do carro.

Considerando a posição X do olho do fiscal e a posição do espelho plano, é correto afirmar que, dos pontos indicados, o fiscal é capaz de enxergar, no máximo, até o ponto

(A) P. (B) Q. (C) R. (D) S. (E) T.


12-(EsPCEx-SP-014)

 

Uma fonte luminosa está fixada no fundo de uma piscina de profundidade igual a 1,33 m.

Uma pessoa na borda da piscina observa um feixe luminoso monocromático, emitido pela fonte, que

forma um pequeno ângulo α com a normal da superfície da água, e que, depois de refratado, forma um pequeno ângulo β com a normal da superfície da água, conforme o desenho.

A profundidade aparente "h" da fonte luminosa vista pela pessoa é de:

Dados: sendo os ângulos α e β pequenos, considere tg α  sen α e tg β  sen β

Índice de refração da água: nágua= 1,33

Índice de refração do ar: nar= 1

a) 0,80 m b) 1,00 m c) 1,10 m d) 1,20 m e) 1,33 m


13-(FATEC-SP-014)

Como foi que um arranha-céus “derreteu” um carro?

É uma questão de reflexo. Se um prédio é curvilíneo e tem várias janelas planas, que funcionam com

o espelhos, os reflexos se convergem em um ponto” diz Chris Shepherd, do Instituto de Física de

Londres.

O edifício de 37 andares, ainda em construção, é de fato um prédio curvilíneo e o carro, um Jaguar,

estava

estacionado em uma rua próxima ao prédio, exatamente no ponto atingido por luzes refletidas e não

foi o único que sofreu estrago.

O fenômeno é consequência da posição do Sol em um determinado período do ano e permanece

nessa posição por duas horas por dia. Assim, seus raios incidem de maneira oblíqua às janelas do edifício.

Considerando o fato descrito e a figura da pessoa observando o reflexo do Sol no edifício, na mesma posição em que estava o carro quando do incidente, podemos afirmar corretamente que o prédio se assemelha a um espelho

(A) plano e o carro posicionou-se em seu foco infinito.

(B) convexo e o carro posicionou-se em seu foco principal.

(C) convexo e o carro posicionou-se em um foco secundário.

(D) côncavo e o carro posicionou-se em seu foco principal.

(E) côncavo e o carro posicionou-se em um foco secundário


14-(FGV-SP-014)

A lupa é um instrumento óptico constituído por uma lente de aumento. Para cumprir sua função, ela

deve ser

(A) divergente e estar posicionada a uma distância do objeto analisado menor que sua distância focal.

(B) divergente e estar posicionada a uma distância do objeto analisado compreendida entre o foco e

o ponto antiprincipal

da lente.

(C) convergente e estar posicionada a uma distância do objeto analisado menor que sua distância

focal.

(D) convergente e estar posicionada a uma distância do objeto analisado compreendida entre o foco e o ponto antiprincipal.

(E) convergente e estar posicionada a uma distância do objeto analisado maior que a distância focal.


15-(MACKENZIE-SP-014)

Dispõe-se de um espelho convexo de Gauss, de raio de curvatura R. Um pequeno objeto colocado

diante

desse espelho, sobre seu eixo principal, a uma distância R de seu vértice V, terá uma imagem conjugada situada no ponto P desse eixo. O comprimento do segmento VP é

a) R/4 b) R/3 c) R/2 d) R e) 2 R


16-(PUC-SP-014)

Um estudante de física resolve brincar com espelhos esféricos e faz uma montagem, utilizando um

espelho

esférico côncavo de raio de curvatura igual a 80 cm e outro espelho convexo de raio de curvatura cujo

módulo é igual a 40 cm. Os espelhos são cuidadosamente alinhados de tal forma que foram montados coaxialmente, com suas superfícies refletoras se defrontando e com o vértice do espelho convexo coincidindo com

a posição do foco principal do espelho côncavo. O aluno, então, colocou cuidadosamente

um pequeno objeto no ponto médio do segmento que une os vértices desses dois espelhos. Determine, em relação ao vértice do espelho convexo, a distância, em centímetros, da imagem, formada por esse espelho ao receber os raios luminosos que partiram do objeto e foram refletidos pelo espelho côncavo, e classifique-a.

(A) 16cm, virtual e direita (B) 16cm, virtual e invertida (C) 40cm, real e direita

(D) 40cm, virtual e direita (E) 13,3cm, virtual e invertida


Princípios da propagação da luz

55-(PUC-RJ-013)

A uma certa hora da manhã, a inclinação dos raios solares é tal que um muro de 4,0 m de altura projeta, no chão horizontal, uma sombra de comprimento 6,0 m.

Uma senhora de 1,6 m de altura, caminhando na direção do muro, é totalmente coberta pela sombra quando se encontra a quantos metros do muro?

(A) 2,0                (B) 2,4                     (C) 1,5                     (D) 3,6                        (E) 1,1

 

56-(UFT-TO-013)

Um arco-íris se forma quando o Sol, as gotas de chuva e o observador estão dispostos em um

determinado ângulo.

Os raios de sol penetram na gota de chuva e, devido à forma da gota, emergem com a luz separada

nos seus vários comprimentos de onda, atingindo então o olho do observador.

O fenômeno que ocorre com a luz na formação do arco-íris é chamado de:

(A) Difração, interferência, dispersão.                                 (B) Interferência, reflexão, polarização.

(C) Polarização, interferência, difração.                               (D) Reflexão, polarização, dispersão.

(E) Refração, reflexão, dispersão.

 

Reflexão da luz e espelhos planos

 

51-(URCA-CE-013)

Um raio de luz incide no ponto O, meio A, da superfície de separação entre esse meio e o meio B, com um ângulo de incidência igual a 7o. No interior do meio B, o raio incide em um espelho côncavo E, passando pelo foco principal F. O centro de curvatura C do espelho, cuja distancia focal é igual a 1,0m, encontra-se a 1,0m da superfície de separação dos meios A e B. Observe a figura abaixo:

Considere os seguintes índices de refração: nA = 1,0 (meio A); nB = 1,2 (meio B).

Determine a que distancia do ponto O, o raio emerge, após a reflexão no espelho. Dado sen7o = 0,12

a) 10 cm                   b) 15 cm                       c) 20 cm                      d) 25 cm                             e) 30 cm

 

Associação de espelhos planos

 

29-(UNICAMP-SP-013)

Em um aparelho experimental, um feixe laser emitido no ponto P reflete internamente três vezes e

chega ao ponto Q, percorrendo o trajeto PFGHQ. Na figura abaixo, considere que o comprimento do

segmento PB é de 6 cm, o do lado AB é de 3 cm, o polígono ABPQ é um retângulo e os ângulos de

incidência e reflexão são congruentes, como se indica em cada ponto da reflexão interna. Qual é a

distância total percorrida pelo feixe luminoso no trajeto PFGHQ?

a) 12 cm.                  b) 15 cm.                        c) 16 cm.                        d) 1 8

 

30-(FUVEST-SP-013)

 

O telêmetro de superposição é um instrumento ótico, de concepção simples, que no passado foi

muito utilizado em

 câmeras fotográficas e em aparelhos de medição de distâncias. Uma representação esquemática de

um desses instrumentos está na página de respostas. O espelho semitransparente E1 está

posicionado a 45o em relação à linha de visão, horizontal, AB. O espelho E2 pode ser girado, com

precisão, em torno de um eixo perpendicular à figura, passando por C, variando-se assim o ângulo

β entre o plano de E2 e a linha horizontal. Deseja-se determinar a distância AB do objeto que está no

ponto B ao instrumento.

a) Desenhe na figura da página de respostas, com linhas cheias, os raios de luz que, partindo do

objeto que está em B, atingem o olho do observador - um atravessa o espelho E1 e o outro é refletido

por E2 no ponto C. Suponha que ambos cheguem ao olho do observador paralelos e superpostos.

b) Desenhe, com linhas tracejadas, o trajeto aproximado de um raio de luz que parte do objeto em B',

incide em C e é refletido por E2.

Com o objeto em um ponto B específico, o ângulo β foi ajustado em 44º, para que os raios cheguem ao olho do observador paralelos e superpostos. Nessa condição,

c) determine o valor do ângulo γ entre as linhas AB e BC;

d) com AC = 10 cm, determine o valor de AB.

 

Espelhos esféricos-construção de imagens

 

34-(UFV-MG-013)

Utilizando-se um espelho esférico, deseja-se obter uma imagem virtual, direta e maior do que um

objeto. Para que isso

ocorra é CORRETO afirmar que o objeto deve estar localizado na frente de um espelho:

a) côncavo a uma distância maior que a distância focal deste.

b) côncavo a uma distância menor que a distância focal deste.

c) convexo a uma distância menor que a distância focal deste.

d) convexo a uma distância maior que a distância focal deste.

 

35-(PUC-RS-013)

Ao observar a imagem da Lua formada por um pequeno espelho côncavo, um astrônomo amador na

Terra percebe que esta imagem se forma


A) aproximadamente no foco do espelho.            B) aproximadamente no centro do espelho.

C) a meia distância entre o foco e o vértice do espelho.            D) a meia distância entre o centro e o

foco do espelho.

E) exatamente no vértice do espelho.

 

Estudo analítico dos espelhos esféricos

 

27-(UNIMONTES-MG-013)

 

Um espelho de barbear côncavo, com raio de curvatura de 30cm, é posicionado de tal forma que

amplia três

vezes o rosto de um homem em uma imagem não invertida. A que distância do rosto do homem

está o espelho?

A) 10cm.                       B) 20cm.                                C) 30cm.                         D) 40cm.

 

28- (PUC-SP-013)

Um objeto é inicialmente posicionado entre o foco e o vértice de um espelho esférico côncavo, de raio de curvatura

igual a 30cm, e distante 10cm antes do foco. Quando o objeto for reposicionado para a posição

correspondente ao

centro de curvatura do espelho, qual será a distância entre as posições das imagens formadas

nessas duas situações?

a) 37,5cm                         b) 22,5cm                          c) 7,5cm                       d) 60cm                               e) Zero

 

Refração luminosa-conceitos e definições

 

27-(FGV-RJ-013)

Em uma piscina, uma pessoa de visão normal, sem óculos e com olhos abertos dentro da água,


enxerga desfocada uma planta que está fora da água. Ao sair da piscina, enxerga nitidamente a

mesma planta. A partir dessa observação, e sabendo que a córnea é responsável por grande parte da

capacidade de focalização do olho humano, é correta a conclusão de que os índices de refração do ar,

da água e da córnea, respectivamente nar, nag e nc, obedecem à relação:

A. nar < nc < nag         B. nar > nc > nag             C. nar ≈ nc < nag        -D. nar < nc ≈ nag            E. nar > nc ≈ nag

 

Leis da refração

 

30-(PUC-RJ-013)

I – Quanto maior a frequência de uma onda luminosa,  maior a sua velocidade de propagação.

II – Quando um feixe de luz passa de um meio a outro, seu comprimento de onda muda, mas sua

velocidade se mantém constante.

III – O fenômeno de reflexão total pode ocorrer quando um feixe luminoso passa de um meio mais

refringente para outro menos refringente.

São corretas as seguintes afirmações:

(A) I, II e III.          (B) I e III, apenas.        (C) III, apenas.                (D) II e III, apenas.              (E) I, apenas.

 

Reflexão total

 

41-(UNCISAl-AL-013)

 A endoscopia permite a visualização de estruturas internas do corpo humano. Um dos aparelhos

utilizados para esse fim é o fribroscópio, que utiliza fibras ópticas. O funcionamento dessas fibras

está baseado no princípio da reflexão interna total da luz, cujas características podem ser

determinadas a partir da Lei de Snell-Descartes. Dadas, então, as afirmativas seguintes,

I. Para que ocorra reflexão interna total em uma interface é necessário que a luz se propague de um

meio de índice de refração menor para um meio de índice de refração maior.

II. O ângulo crítico ou limite (medido em relação à reta normal à interface) para a ocorrência de

reflexão interna total é dado por senL =n2/n1, onde n1 é o índice de refração do meio que o feixe

está propagando-se inicialmente e n2 é o índice de refração do meio que o feixe iria propagar-se

caso não ocorresse reflexão interna total.

III. Para um ângulo de incidência na interface (medido em relação à reta normal à interface) maior que

o ângulo crítico ou limite não há reflexão interna total.

IV. Não é possível determinar o desvio sofrido por um feixe de luz ao cruzar uma interface através da

Lei de Snell-Descartes.

verifica-se que está(ão) correta(s)

A) I, apenas.        B) II e III, apenas.              C) II, apenas.                  D) I, II, III e IV.              E) IV, apenas.

 

42-(UFPE-PE-013)

A figura mostra um par de fibras ópticas, A e B, dispostas paralelamente e de mesmo comprimento.

Um pulso de luz disparado em uma das extremidades das fibras. A luz se propaga, parte pela fibra A,

levando o tempo ∆tA para percorrer a fibra , e parte pela fibra B , levando o tempo ∆tB para percorrer

a fibra . Os índices de refração dos materiais da fibra A e B são, respectivamente, nA=1,8 e nB=1,5.

Calcule o atraso percentual da luz que vem pela fibra A, em relação à que vem pela fibra B. Ou seja,

determine a quantidade (∆tA/∆tB – 1)x100%.


43-(UNESP-SP-013)

Uma haste luminosa de 2,5 m de comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca circular de

2,26 m de raio, que flutua nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura.

Devido à presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz, apenas uma parte da haste pode

ser vista por observadores que estejam fora da água.

Considere que o índice de refração do ar seja 1,0, o da água da piscina 4/3, sen 48,6º = 0,75 e tg 48,6º

= 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem do

comprimento da haste igual a

(A) 70%.                 (B) 60%.                      (C) 50%.                       (D) 20%.                      (E) 40%.

 

Dioptro plano

 

23-(FGV-RJ-013)

Em uma piscina, uma pessoa de visão normal, sem óculos e com olhos abertos dentro da água,

enxerga desfocada uma planta que está fora da água. Ao sair da piscina, enxerga nitidamente a

mesma planta. A partir dessa observação, e sabendo que a córnea é responsável por grande parte da

capacidade de focalização do olho humano, é correta a conclusão de que os índices de refração do

ar, da água e da córnea, respectivamente nar, nag e nc, obedecem à relação:

A. nar < nc < nag     B. nar > nc > nag     C. nar ≈ nc < nag    D. nar < nc ≈ nag      E. nar > nc ≈ nag

 

24-(ENEM-MEC-012)

 Alguns povos indígenas ainda preservam suas tradições realizando a pesca com lanças,

demonstrando uma notável habilidade.

Para fisgar um peixe em um lago com águas tranquilas o índio deve mirar abaixo da posição em que

enxerga o peixe, Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz:

a) refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no interior da água.

b) emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água.

c) espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água.

d) emitidos pelos olhos são espalhados pela superfície da água.

e) refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar.

 

Lâminas de faces paralelas

 

26-(MACKENZIE-SP-013)

Sabe-se que uma onda eletromagnética, que se propaga em um meio homogêneo, transparente e

isótropo, ao incidir sobre a superfície de outro meio, também transparente, homogêneo e isótropo,

continua a se propagar nele, porém, com algumas alterações. Se o segundo meio citado for um

corpo com a forma de paralelepípedo, pode-se ter uma situação como a ilustrada ao lado, conhecida

por Lâmina de Faces Paralelas.

Para este exemplo, é válido o modelo utilizado em Óptica Geométrica, em que os raios incidente e

emergente indicam a direção orientada de certa radiação eletromagnética na faixa da luz e, nesse

caso, é válida a equação:

Com base nessa descrição, e considerando θ1 > θ2, pode-se afirmar que

a) A velocidade de propagação da luz no meio A é maior que a velocidade   de propagação da luz

no meio B.

b) A velocidade de propagação da luz no meio A é menor que a velocidade de propagação da luz

no meio B.

c) A velocidade de propagação da luz no meio A é menor que a velocidade de propagação da luz no

meio B, se 45º  <  θ1 <  90º.

d) A velocidade de propagação da luz no meio A é menor que a velocidade de propagação da luz no

meio B, se 0º < θ1< 45º.

e) A velocidade de propagação da luz no meio A é igual à velocidade de propagação da luz no meio B.

 

Prismas

28-(UFT-TO-013)

Um arco-íris se forma quando o Sol, as gotas de chuva e o observador estão dispostos em um

determinado ângulo.

Os raios de sol penetram na gota de chuva e, devido à forma da gota, emergem com a luz separada

nos seus vários comprimentos de onda, atingindo então o olho do observador.

O fenômeno que ocorre com a luz na formação do arco-íris é chamado de:

(A) Difração, interferência, dispersão.                                 (B) Interferência, reflexão, polarização.

(C) Polarização, interferência, difração.                               (D) Reflexão, polarização, dispersão.

(E) Refração, reflexão, dispersão.

 

29-(UFPA-PA-013)

O arco-íris é um fenômeno óptico que acontece quando a luz branca do Sol incide sobre gotas

esféricas de água presentes na atmosfera. A figura abaixo mostra as trajetórias de três raios de luz,

um vermelho (com comprimento de onda λ= 700 nm), um verde (λ = 546 nm) e um violeta (λ = 436 nm),

que estão num plano que passa pelo centro de uma esfera (também mostrada na figura).

Antes de passar pela esfera, estes raios fazem parte de um raio de luz branca incidente.

Analisando as trajetórias destes raios quando passam do meio para a esfera e da esfera, de volta

para o meio, é correto afirmar que

(A) o índice de refração da esfera é igual ao índice de refração do meio.

(B) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é diretamente proporcional ao

comprimento de onda (λ) da luz.

(C) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é inversamente proporcional ao

comprimento de onda (λ) da luz.

(D) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é diretamente proporcional ao

comprimento de onda (λ) da luz.

(E) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é inversamente proporcional ao

comprimento de onda (λ) da luz.

 

Lentes-construção geométrica de imagens

 

36-(UNICAMP-SP-013)

Um objeto é disposto em frente a uma lente convergente, conforme a figura abaixo.

Os focos principais da lente são indicados com a letra F.

Pode-se afirmar que a imagem formada pela lente

a) é real, invertida e mede 4cm.                                   b) é virtual, direta e fica a 6cm da lente.

c) é real, direta e mede 2cm.                                        d) é real, invertida e fica 3cm da lente.

 

Estudo analítico das lentes esféricas

 

39-(PUCCAMP-SP-013)

Em um velho projetor de cinema, assim como no de um slide, o elemento principal é a lente. Em um

Projetor de slides,uma fonte de luz intensa ilumina o slide situado entre a fonte e a lente do projetor.

Dispondo o projetor de forma que a distância entre o slide e a tela de projeção seja de 8,0 metros,

obtém-se uma imagem nítida projetada na tela e ampliada 15 vezes.

Nestas condições, é correto afirmar que a lente do projetor tem distância focal de, aproximadamente,

(A) 50 cm   e   é divergente.                  (B) 50 cm   e   é convergente.                          

 (C) 75 cm   e   é divergente.

(D) 75 cm   e   é convergente.               (E) 90 cm   e   é divergente

 

40-(PUC-PR-013)

Um estudante deseja projetar em uma tela a imagem de um objeto ampliada duas vezes. Sabendo que

a tela encontra-se a 2 m da lente, para formar essa imagem desejada, pergunta-se: qual deve ser o tipo de lente utilizada e qual deve ser o módulo de sua distância focal?

A) Convergente e 2/3 m.     B) Divergente e 2/3 m.       C) Convergente e 3/2 m.         D) Divergente e 3 m.

E) Convergente e 2 m

 

41-(MACKENZIE-SP-03)

Em uma experiência de óptica, na sala de aula, coloca-se um objeto real à distância de 6 cm do centro

óptico de uma lente biconvexa de distância focal 4 cm. Sendo observadas as condições de Gauss,

a distância entre esse objeto e sua imagem será de

a) 6 cm                         b) 9 cm                            c) 12 cm                        d) 15 cm                     e) 18 cm

 

42-(UNICAMP-SP-013)

Um objeto é disposto em frente a uma lente convergente, conforme a figura abaixo.

Os focos principais da lente são indicados com a letra F.

Pode-se afirmar que a imagem formada pela lente

a) é real, invertida e mede 4cm.                                   b) é virtual, direta e fica a 6cm da lente.

c) é real, direta e mede 2cm.                                        d) é real, invertida e fica 3cm da lente.

 

Fórmula dos fabricantes de lentes

 

21-(FUVEST-SP-013)

A extremidade de uma fibra ótica adquire o formato arredondado de uma microlente ao ser aquecida

por um laser, acima da temperatura de fusão. A figura abaixo ilustra o formato da microlente para

tempos de aquecimento crescentes (t1 < t2 < t3).

Considere as afirmações:

I. O raio de curvatura da microlente aumenta com tempos crescentes de aquecimento.

II. A distância focal da microlente diminui com tempos crescentes de aquecimento.

III. Para os tempos de aquecimento apresentados na figura, a microlente é convergente.

Está correto apenas o que se afirma em

a) I.                                b) II.                              c) III.                            d) I e III.                          e) II e III.

 

Instrumentos ópticos

 

38-(UFRR-RR-013)

Um microscópio óptico é utilizado para observar objetos de pequenas dimensões. A parte óptica do

microscópio é constituída, basicamente, de duas lentes delgadas convergentes, geralmente

compostas, associadas coaxialmente, isto é, possuem o mesmo eixo, sendo a objetiva que está

próxima ao objeto e a ocular com a qual observamos a imagem fornecida pela objetiva, conforme

ilustra a Figura, abaixo:

Na Figura, observa-se que a objetiva fornece do objeto OO' uma imagem real e invertida I1I'1.

Esta imagem I1I'1, serve como objeto para a ocular, que fornece uma imagem I2I'2, virtual,

maior e invertida com relação ao objeto OO', que é a imagem final.

Quando, no laboratório, se diz que a imagem obtida do microscópio óptico foi ampliada x vezes,

estamos afirmando que:

( a ) é resultado do aumento linear transversal da objetiva, independente do aumento linear transversal da ocular;

( b ) é resultado do aumento linear transversal da ocular, independente do aumento linear transversal

da objetiva;

( c ) é igual ao produto do aumento linear transversal da objetiva pelo aumento linear transversal da

ocular;

( d ) é a soma do aumento linear transversal da objetiva e do aumento linear transversal da ocular;

( e ) é a divisão do aumento linear transversal da ocular pelo aumento linear transversal da objetiva.

 

39-(UNIFESP-SP-013)

Um telescópio refrator trabalha com a propriedade de refração da luz. Este instrumento possui uma

lente objetiva, que capta a luz dos objetos e forma a imagem. Outra lente convergente, a ocular,

funciona como uma

lupa, aumentando o tamanho da imagem formada pela lente objetiva. O maior telescópio refrator

do mundo

em utilização, com 19,2 m de comprimento, é o telescópio Yerkes, que teve sua construção

finalizada em 1897 e

localiza-se na Universidade de Chicago, nos EUA.

O telescópio Yerkes possui uma objetiva com 102 cm de diâmetro e com razão focal (definida como

a razão entre a distância focal e o diâmetro de abertura da lente) igual a 19,0.

a) Qual a distância focal da objetiva do telescópio refrator descrito e quanto vale a soma das

distâncias focais da

objetiva e da ocular?

b) Qual é o aumento visual (ampliação angular) do telescópio?

 Resoluções das questões de Vestibulares recentes por assunto –

2014 – 2013 - Óptica


01- a) É pedido o intervalo de tempo Δt em que a luz se desloca da roda com velocidade c,

percorrendo L ao

atingir E2 na ida e, em seguida, retorna até a roda com velocidade c percorrendo novamente a

distância na volta --- dados --- V=c --- ΔS=2L --- Δt=? --- V= ΔS/Δt --- c=2L/Δt --- Δt=2L/c

b) Em uma volta completa quando a roda gira um ângulo de 2π rad, você verá passar por um ponto

P, (número de dentes da roda) dentes o que implica a passagem de N ângulos θ, tal que, Nθ=2π

--- θ=2π/N, onde θ é o ângulo entre os centros de 2 dentes consecutivos --- para que você entenda melhor coloquei

nas figuras acima uma roda com 4 dentes efetuando 1 volta completa, onde N=4 --- o exercício

afirma que na ida a luz deve passar pelo vão (espaço central) entre dois dentes consecutivos e na

volta, depois de refletido por E2, deve ser interrompido pelo dente seguinte --- assim, a condição para que a luz efetue essa

trajetória é que a mínima variação de ângulo deve ser de um giro de ΔΦ=θ/2 da roda dentada ---

substituindo θ=2π/N em ΔΦ=θ/2 --- ΔΦ=(2π/N)/2 --- ΔΦ=π/N --- se a roda efetua V voltas na unidade

de tempo, sua velocidade angular será W=1voltaxV=2πV --- W=2πV --- W= ΔΦ/Δt --- 2πV=(π/N)/Δt ---

2πVΔt = π/N --- Δt=1/2NV

c) O tempo obtido nos itens (a) e (b) é o mesmo, pois o tempo que a luz demora para ir até o espelho

E2 e voltar é o mesmo que a roda demora para girar de θ/2, assim você pode igualá-los --- 2L/c = 1/2NV --- substituindo os valores fornecidos no Note e adote --- 2x8600/c = 1/2x750x12 --- c≈3,1.108m/s

02- 

c) Pelo enunciado o censor de imagem tem dimensão útil de 6mmx6mm, ou seja, tem altura de 6mm

(diâmetro máximo) -D=6mm (dimensão da imagem) --- D - dimensão do objeto=? --- P’=175mm 

distância da imagem à lente --- P=70mm – distância do objeto à lente --- equação do aumento linear

transversal --- D’/D = - P’/P --- 6/D = - 175/70 --- 175D = - 6x70 --- D= - 420/175 --- D=2,4mm (em módulo)

03- Sempre que um feixe de luz monocromática (uma só cor, no caso, verde) incide sobre uma

lâmina de faces paralelas (placa plana do exercício) imersa em um mesmo meio, o raio incidente e o

raio emergente são paralelos não sofrendo mudança na direção, no caso horizontal, veja a análise

nas figuras abaixo:

R- A

04- Determinação do campo visual do observador O visto através do espelho --- você localiza a

imagem (O’) dos olhos de Oque é simétrica ao espelho, ou seja as distâncias de O ao espelho e de O’

ao espelho

são iguais (figura 1) --- em seguida, a partir de O’ você traça duas retas r e r’ que tangenciam o

espelho (figura 2) --- toda a região compreendida entre essas duas retas é vista pelo observador O

(campo visual do espelho) --- cálculo da distância d pela semelhança de triângulos da figura 2 --- os

triângulos O’AB e O’CD são semelhantes --- 2,0/1,2=(5,0 + 2,0)/d ---

2d=8,4 --- d=4,2m --- observe na figura 3 que, enquanto o tempo variar de to=0 a t (Δt=t – to) ele enxerga a imagem por inteiro do motociclista e de sua moto e que nesse intervalo de tempo Δt, qualquer ponto fixo

em qualquer parte da moto, por exemplo, em seu farol dianteiro (ponto A) percorre a distância ΔS tal

que ΔS=d – M, onde M é o comprimento da moto M=1,8m --- ΔS=4,2 – 1,8=2,4m --- ΔS=2,4m --- o

movimento da moto é uniforme com V=0,8m/s --- V=ΔS/Δt --- 0,8=2,4/Δt --- Δt=2,4/0,8=3s --- Δt=3,0s

R- B.

05- P=3cm --- sendo a imagem virtual e direita a ampliação é positiva e i=2,5o --- i/o = - P’/P --- 2,5o/o =

- P’/P --- P’= - 2,5P ---P’= - 2,5.3= - 7,5cm --- 1/f = 1/P + 1/P’ --- 1/f = 1/3 + 1/(-7,5) --- 1/f = 1/3 – 1/7,5 --- 1/

f = (7,5 – 3)/22,5 --- 1/f = 4,5/22,5 ---f=22,5/4,5=5cm.

R- A

06- O enunciado fornece que um objeto muito distante (no infinito, impróprio) fornece uma imagem 

pontual

no filme em uma posição P’=5cm --- quando o objeto se encontra muito distante os raios de luz

chegam à

lente paralelamente ao eixo principal e a imagem pontual se localiza sobre o foco f, ou seja, está

sendo fornecido que f=P’=5m --- f=5cm --- com o objeto posicionado na posição P=100cm, quando a

imagem é nítida (está sobre o filme), a distância entre a lente e a imagem (filme) é P’, fornecida pela

equação de Gauss:

A variação da posição da imagem pedida devido a troca da posição do objeto vale ΔP’=5,26 – 5,0 ---

ΔP’=0,26cm

07- a) Para o cálculo da largura L da janela foi utilizada a figura 2, veja sequência abaixo:

b) Para o cálculo da altura mínima x foi utilizada a figura 2, veja sequência abaixo:

08- Imagens formadas quando o objeto está entre dois espelhos planos ortogonais

Imagem formada quando o objeto está disposto em frente a um espelho esférico côncavo e a uma

distância maior que a distância focal do espelho côncavo

Imagem formada quando o objeto está disposto em frente a uma lente convergente e a uma distância

maior que a distância focal da lente

Observe que a única imagem que não pode ser conjugada é a da alternativa D --- R- D

09- Tendo a rede de difração 1000 linhas por milimetro, a distância entre duas linhas consecutivas

vale --- regra de três --- 1000 linhas – 1mm --- 1 linha – d --- 1000d = 1 --- d=1/1000=1/103 --- d=10-3mm

(distância entre duas linhas) --- O espectro de difração, observado no anteparo pelo estudante surge

devido ao fato de os diversos feixes difratados se interferem produzindo a figura de difração final

A condição para ocorrência do máximo principal no caso de incidência normal e dada por:

onde d e a distância entre os centros de duas fendas contíguas, e o ângulo entre a normal a rede de

difração e a direção de observação, m é o número de ordem e λ é o comprimento de onda. 

Para m = 0 o desvio é nulo e todas as côres se combinam na direção do feixe incidente, dando luz

branca. 

De um lado e de outro do feixe direto formam-se diversos espectros. Os que se verificam quando

m= ± 1  são denominados de primeira ordem, quando m= ± 2, de segunda ordem  e assim por diante.

Dados --- λ=4.10-7m=4.10-7.103 --- λ =4.10-4mm --- d=10-3mm e Ө=90o --- d.senӨ = m λ --- 10-3.sen90=

m.4.10-4 --- m=10-3/4.10-4 --- m=0,25.101 --- m=2,5 --- ordem 2 --- veja figura abaixo:

R- C.

10- Expressão matemática do ângulo limite L:

Cálculo do ângulo limite L --- senL=nmenor/nmaior=nvácuo/nmaterial=1/2 --- senL=1/2 --- L=30o --- leia teoria acima --- R- A

11- Trata-se de campo visual de um espelho plano, cujo processo está detalhado a seguir:

 Você localiza a imagem X’ do olho X do observador, lembrando que a distância do olho X ao espelho é a mesma que a da imagem X’ ao espelho (figura 1).

Em seguida, a partir de X’, você traça duas retas que tangenciem as extremidades do espelho e a região entre essas duas retas é o campo visual do espelho (figura 2).

Observe na região de campo visual do espelho hachurada na figura 2 que ele enxerga apenas os pontos S

R- D

12- Observe abaixo as características da equação de um dioptro plano:


Onde:

d---- distância vertical da imagem à superfície de separação (interface) água-ar (distância aparente,

em que o observador enxerga a imagem)

do---- distância vertical do objeto, até a superfície de separação (interface) água-ar.

no---- índice de refração do meio onde está o observador (no caso, ar)

ni ---- índice de refração do meio onde está o objeto a imagem (no caso, água)

No caso do exercício:

di=h=? --- do=1,33m --- no=1 --- ni=1,33

di.n= do.no --- h.1,33 = 1.1,33 --- h=1m

R- B

13- Como o Sol está muito distante (objeto impróprio localizado no “infinito”) os raios de luz chegam paralelos ao


espelho esférico côncavo e convergem ao foco secundário do espelho, onde está localizado o carro.

R- E

14- Trata-se, nesse caso, de espelhos esféricos:

 Objeto entre o foco F e o vértice V ou entre o foco F e o espelho

A imagem terá:

Natureza – virtual (obtida na interseção do prolongamento dos raios de luz ) – não pode ser projetada, fotografada, etc.

Localização – atrás do espelho

Tamanho – maior que o do objeto

Orientação – direita em relação ao objeto

Utilidades: são empregados com freqüência quando se deseja obter uma imagem virtual e ampliada

de um objeto, como é o caso das lupas, espelhos de barbear, toalete, de dentista, espelho de

otorrinolaringologia, etc.

R- C 

15-

16-


Construção geométrica dessa segunda imagem (pedida) fora de escala:

O exercício pede as características da imagem (final) formada pelo espelho convexo e que foi refletida pelo espelho côncavo, em relação ao vértice do espelho convexo --- essa imagem está a 16cm do vértice do espelho convexo, é virtual e direita.

R- A



Princípios da propagação da luz

55- Os triângulos ABC e DEC são semelhante  ---  AB/DE = BC/EC  ---  4/1,6 = 6/S  ---  4S = 6x1,6  --- 

S=9,6/4=2,4m  ---  S=2,4m  ---  a distância pedida é do muro até a senhora  ---  d=6 – 2,4=3,6m  ---  R- D.

 

 56- Dispersão luminosa no arco-íris ocorre naturalmente e é resultado do espalhamento da luz em gotas de

água em suspensão na atmosfera. A luz sofre refração ao entrar e sair da gota, e reflexão dentro da gota.

Não há difração envolvida, visto que as dimensões envolvidas são muito maiores que o comprimento de onda

da luz  ---  

Na figura da esquerda , em 1 ocorre refração, em 2 reflexão, e em 3 nova refração. Entre 1 e 2 e entre 2 e 3 e,

após 3  

ocorre dispersão.  

R-E.

 

Reflexão da luz e espelhos planos

51- Aplicando a lei de Snell-Descartes  na superfície de separação dos meios A e B  ---  nAsen7o=nBsenr  --- 

1.0,12=1,2.senr

  ---  senr=0,1  ---   traçando o caminho percorrido pelo raio de luz  ---  todo raio de luz que incide no espelho

passando

pelo foco principal F, sofre reflexão e emerge paralelamente ao eixo principal (ep)  ---  observe a figura abaixo

onde estão colocados os valores fornecidos e a distância d pedida  ---  lembrando que, para ângulos pequenos

(menores que

10o), no caso, i=7o e r<i, os valores do seno e da tangente são aproximadamente iguais então você pode fazer

senr=tgr =0.1  ---  no triângulo hachurado  ---  tgr=cateto oposto/cateto adjacente=d/3  ---  0,1=d/3  --- 

d=0,3m=30cm  ---  R- E.

 

Associação de espelhos planos

 

29- Na figura abaixo você pode prolongar o feixe laser PF até o ponto P’, eqüidistante de G em relação a A  --- 

aplicando Pitágoras no triângulo retângulo BPP’ você obtém o comprimento ℓ  ---  ℓ2 = 62 + 4,52=36 + 20,25  --- 

=√(56,25)  ---

=7,5cm  ---  observe q na figura que o comprimento ℓ=7,5cm é metade do comprimento total percorrido pelo

feixe laser  ---  ℓ’=15,0 cm  ---  R- B.

 

30- a) O primeiro raio de luz que parte de B, atinge o espelho E1 atravessando-o e atinge diretamente o olho do

observador  ---  o segundo raio de luz que parte de B atinge o espelho Eno ponto C obedecendo às leis da reflexão (N é a normal

no ponto C e os ângulos de incidência e de reflexão são iguais “i=r=γ”)  ---  a partir de C esse raio de luz

  

atinge o espelho Eno ponto A obedecendo às leis da reflexão  ---  N é a normal no ponto A e os ângulos de

incidência e de reflexão são iguais a 45o, pois esse raio deve se refletir paralelamente ao anterior, atingindo o

olho do observador.

b) Na figura abaixo o raio de luz que parte de B’, atinge E2 em C e sofre reflexão está representado em azul.

c) Para que os dois raios de luz que saem de B cheguem paralelos ao olho do observador sua trajetórias devem

se como

as indicadas na figura e, pelo enunciado com β=44o  ---  Observe no triângulo ABC que a soma dos ângulos

internos deve ser igual a 180o  ---  γ + 88 + 90 =180  ---  γ=2o.

d) Veja  no triângulo ABC de (c)  ---  tg88o = AB/10  ---  sen88o/cos88o = AB/10  ---  0,99/0,03 = AB/10  ---  

AB=330cm.

 

Espelhos esféricos-construção de imagens

 

34-  Nesse caso o objeto deve estar entre o foco F e o vértice V ou entre o foco F e o espelho que deve ser

côncavo.

A imagem terá:

Natureza – virtual (obtida na interseção do prolongamento dos raios de luz ) – não pode ser projetada,

fotografada, etc.

Localização – atrás do espelho

Tamanho – maior que o do objeto

Orientação – direita em relação ao objeto

.Utilidades: são empregados com freqüência quando se deseja obter uma imagem virtual e ampliada de um

objeto, como é o caso dos espelhos de barbear, toalete, de dentista, espelho de otorrinolaringologia, etc.

R- B.

 

35- Para se localizar o foco F do espelho côncavo deve-se considerar raios que incidam no espelho provenientes

de um  

objeto situado no infinito (no nosso exemplo, a Lua), que incidem paralelamente ao eixo principal  ---  estes raios

são paralelos e, após se refletirem no espelho, retornam passando pelo foco  ---  R- A.

 

Estudo analítico dos espelhos esféricos

 

27- Espelho côncavo, distância focal positiva e de valor f=30/2=15cm  ---  i=3.o (imagem direita e três

vezes maior que o objeto)  ---  i/o = -P’/P  ---  3.o/o = - P’/P  ---  P’=-3P  ---  1/f = 1/P + 1/P’  ---  1/15 = 1/P + 1/(-3P)  --- 

1/15=(3 – 1)/3P  ---  P=10cm  ---  R- A.

 28- Distância focal do espelho  ---  f=R/2=30/2=15cm (positiva, espelho côncavo)   ---  primeira

situação  ---  objeto

distante 10cm do foco do espelho  ---  distância do objeto ao espelho  ---  P=15 – 10=5cm  --- 

equação dos pontos conjugados de Gauss  ---  1/f=1/O + 1/P’  ---  1/15=1/5 + 1/P’ ---  1/15 – 1/5=1/P’  --- 

(1 – 3)/15=1/P’  --- 

P’= - 15/2= - 7,5cm (imagem virtual “atrás do espelho” e direita “P’ negativa”)  ---  segunda situação 

---  objeto

sobre o centro de curvatura R=P=30cm  ---  1/f=1/P + 1/P’  ---  1/15=1/30 + 1/P’  ---  1/15 – 1/30 = 1/P’  --- 

(2 – 1))/30=1/P’  --- 

P’= 30cm (real, invertida “P1>0” e sob C)  ---  distância entre a imagem na primeira situação (i1) e a

imagem na

segunda situação (i2)  ---  d=30 +7,5=37,5cm  ---  R- A.

 

Refração luminosa-conceitos e definições

 

27- O índice de refração é uma medida da capacidade que o meio possui de desviar a luz --- assim,

quanto maior for este índice para um meio mais um raio de luz será desviado por ele. Por exemplo,

a luz ao passar do

ar para o olho atravessa por meios (córnea, os líquidos dentro do olho e o cristalino) cujo índice de

refração é maior

que o do ar, fazendo com que a luz seja bem desviada. --  quanto mais refringente um meio, maior é

seu índice de

refração e o índice de refração de qualquer meio é maior que o do vácuo (aproximadamente igual ao

do ar e vale 1)

  ---  portanto os índices de refração da córnea e da água são maiores que o do ar  --- como, dentro

da água ele

enxerga a imagem

desfocada, os desvios produzidos na luz pelas mesmas são muito pequenos e próximos  --- 

consequentemente ncórnea≈nágua>nar  ---

R- D. Observação: pesquisando encontrei  ---  nar=1; ncórnea=1,38 e nágua=1,33. 

 

Leis da refração

 

30- I. Falsa  ---  O índice de refração de um meio representa a razão (comparação) entre a velocidade

da luz no vácuo e  a velocidade da luz no meio, ou seja:

Veja nessa expressão que a velocidade da luz no meio V depende apenas da velocidade da luz no

vácuo (c) e do índice de refração do meio(n).

II. Falsa  ---  quando um feixe de luz passa de um meio a outro sofrendo refração a única grandeza

que não varia é a frequência que é a mesma da fonte emissora do feixe de luz.

III. Correta.

R- C.

 

Reflexão total

 

41- (I) Falsa  ---  Condições para que ocorra reflexão total:

1a – A luz deve se propagar do meio mais refringente (maior índice) para o meio menos refringente

(menor índice)

2a – A luz deve incidir com ângulo sempre maior que o ângulo limite L.

(II)  ---  Correta  ---  Cálculo do ângulo limite.

Considere dois meios homogêneos e transparentes A e B, tal que nA>nB e com a luz se refratando de

A para B.

Aplicando a lei de Snell-Descartes na figura acima  ---  nA.senL = nB.sen90o  ---   nA.senL = nB.1  --- 

senL=nB/nA.

(III)  ---  Falsa  ---  Veja (I).

(IV)  ---  Falsa  ---  O desvio (d) na refração corresponde ao ângulo entre o prolongamento do raio

incidente e o raio

refratado  ---  aplicando a lei de Snell-Descartes, conhecidos n1, n2 e i você acha r pela expressão  ---  n1seni=n2senr  ---você acha d pela relação i=r + d.

R- C.

 42- Fibra A  ---  nA=cVA  ---  1,8=cVA  ---  VA=c/1,8  ---  VA=dA/∆tA  ---  c/1,8=dA/∆tA  ---  ∆tA=1,6dA/c  --- analogamente  ---  ∆tB=1,8dB/c  ---  sendo c a velocidade da luz, constante para as duas fibras e as

distâncias percorridas iguais  ---   dA=dB= d  ---  ∆tA/∆tB=(1,8d/c)x(1,5d/c)  ---  ∆tA/∆tB=1,8/1,5=1,2  --- 

a relação pedida vale  ---  (∆tA/∆tB – 1)x100%=(1,2 – 1)x 100=20  ---  o atraso percentual da luz que

vem pela fibra A, em relação à que vem pela fibra B é de 20%.

43- A máxima profundidade visível (ponto V) ocorre quando um raio de luz que partiu dele atingiu

uma das extremidades da bóia (ponto Z) e sofreu reflexão e emergiu rasante (90o)  ---  aplicando alei de

Snell-Descartes no    

ponto Z  --- nágua.senL=nar.sen90o  ---   4/3.senL=1.1  ---  senL=3/4=0,75  ---  dado do exercício  --- 

L=48,6o  --- qualquer raio de luz que incidir na bóia com ângulo menor que 48,6o não é visível pelos

observadores fora da água (parte OV da haste luminosa) e a parte abaixo de V será visível  --- 

calculando a tangente de L no triângulo OVZ  ---  tgL=OZ/OV  ---  tg48,6o=2,26/OV  ---  1,13=2,26/OV  --- 

OV=2m  ---  como a haste tem 2,5m de comprimento e OV=2m, a parte visível terá D=2,5 – 2,0=0,5m 

---  a porcentagem visível da haste é P=0,5/2,5=0,2x100=20%  ---  

R- D.

 

Dioptro plano

 

 23- O índice de refração é uma medida da capacidade que o meio possui de desviar a luz  ---  assim,

quanto maior for este índice para um meio mais um raio de luz será desviado por ele. Por exemplo,

a luz ao passar

do ar para o olho atravessa por meios (córnea, os líquidos dentro do olho e o cristalino) cujo índice

de refração

é maior que o do ar, fazendo com que a luz seja bem desviada.  ---  quanto mais refringente um meio,

maior é seu

índice de refração e o índice de refração de qualquer meio é maior que o do vácuo (aproximadamente igual ao do ar e

vale 1)  ---  portanto os índices de refração da córnea e da água são maiores que o do ar  --- como,

dentro da

água ele enxerga a imagem

desfocada, os desvios produzidos na luz pelas mesmas são muito pequenos e próximos  --- 

consequentemente ncórnea≈nágua>nar  ---

R- D. Observação: pesquisando encontrei  ---  nar=1; ncórnea=1,38 e nágua=1,33. 

24- Na figura  o ponto objeto real P está dentro da água e emitindo dois raios de luz, um vertical que

não sofre desvio e

o outro oblíquo que, ao se refratar para o ar, afasta-se da normal atingindo os olhos do observador e

determina a imagem, vista pelo observador e que é virtual (P’), e está acima do objeto real P.

R- E.

 

Lâminas de faces paralelas

 

 26- Lei de Snell-Descartes - A relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de

refração é uma grandeza constante denominada índice de refração do segundo meio em relação ao

primeiro, ou seja,  seni/senr=n2/n1   

As expressões acima nos mostram que quando a luz passar de um meio menos refringente

(menor indice de refração) para um meio mais refringente (maior índice de refração), o ângulo de

refração será menor que o ângulo de incidência (ele se aproxima da normal) e menor será a

velocidade da luz nele  ---  no caso do exercício, veja na figura fornecida que θ1 > θ2, o que implica

que nB > nA  ---  assim, VA > VB  ---  R- A.

 

Prismas

 

 28- Dispersão luminosa no arco-íris ocorre naturalmente e é resultado do espalhamento da luz em

gotas de água em suspensão na atmosfera. A luz sofre refração ao entrar e sair da gota, e reflexão 

dentro da gota. Não há difração envolvida, visto que as dimensões envolvidas são muito maiores que

o comprimento de onda da luz  ---  

Na figura da esquerda , em 1 ocorre refração, em 2 reflexão, e em 3 nova refração. Entre 1 e 2 e entre 2 e 3 e, após 3  

ocorre dispersão.  

R-E.

29- A dispersão luminosa ocorre artificialmente quando a luz se dispersa como no interior de um

prisma (no caso, esfera) ou naturalmente, passando do ar para a água, sendo mais desviada a luz

monocromática violeta (menor velocidade) e menos desviada a luz monocromática vermelha

(maior velocidade), como você pode observar na figura onde a luz

branca foi prolongada, indicando cada desvio  ---  para que ocorra a dispersão o índice de refração

da esfera deve ser maior que o índice de refração do meio (ar ou vácuo)  ---   n=c/V  ---  V=λf  --- 

n=c/ λf   ---  observe nessa expressão que o índice de refração n é inversamente proporcional ao

comprimento de onda λ  ---  lembre-se que essa dispersão ocorre com uma infinidade de cores

(diferentes freqüências) que estão compreendidas entre o vermelho e o violeta  ---

R- C.

 

Lentes-construção geométrica de imagens

 

36- Você pode resolver de duas maneiras:

1a – Traçando os raios de luz e determinando geometricamente a imagem (figura abaixo):

Características da imagem: Natureza – real (obtida na interseção dos próprios raios luminosos)  --- 

invertida em relação ao objeto e de dimensão 4cm.

2a – Analiticamente  ---  dados  ---  distância do objeto à lente – P=3cm  ---  distância focal da lente

f=2cm  ---  altura do objeto – O=2cm  ---  equação dos pontos conjugados  ---  1/f=1/P + 1/P’  ---  1/2=

1/3 + 1/P’  ---  1/P’=(3 – 2)/6  ---

P’=6cm  (P’ > 0, imagem real)  ---  i/o= - P’/P  ---  i/2 = - 6/3  ---  i= - 4cm (i<0, imagem invertida e de

altura 4cm)  ---  R-A

 

Estudo analítico das lentes esféricas

 

39- Sendo a imagem projetada na tela ela  é real e a lente que fornece imagem real é a convergente  ---  distância do

objeto (slide) à lente P  ---  distância da imagem (tela) à lente P’=8m  ---  i= - 15o (negativa, pois

toda imagem real é invertida)  ---  i/o = - P’/P  ---  - 15o/o=- 8/P  ---  P=8/15m  ---  equação dos pontos

conjugados  ---  1/f=1/P + 1/P’  --- 

1/f = 1/(8/15) + 1/8  ---  1/f = 15/8 + 1/8  ---  f=0,5m  ---  R- B.

40- A lente utilizada deve ser convergente pois a imagem deve ser real, pode ser projetada  --- 

imagem ampliada duas vezes  ---  i= - 2.o (negativa, pois toda imagem real é invertida)  ---  distância

da

tela (imagem) à lente  ---  p’=2m  ---  i/o = - p’/p  ---  - 2.o/o = - 2/p  ---  p=1m  ---  equação dos pontos

conjugados  ---  1/f = 1/p + 1/p’  ---  1/f = 1/1 + 1/2  ---  1/f = 3/2  ---  f=2/3 m  ---  R- A.

 41- Lente biconvexa imersa, no caso, no ar, onde nlente>nmeio, é uma lente convergente  --- 

distância focal  ---  f= 4 cm

(positiva, lente convergente)  ---  distância do objeto à lente  ---  P=6 cm  ---  pede-se P’

(distância da imagem à lente)  ---  equação dos pontos conjugados  ---  1/f – 1/P + 1/P’  ---  1/4 =

1/6 + 1/P’  ---  1/4 - 1/6 = 1/P’  ---  (3 – 2)/12 = 1/P’  -

--  P’ = 12cm (imagem real, invertida e atrás da lente)  ---  a distância entre o objeto à imagem é de

d = (6 + 12)=18cm  ---  R- E.

42- Você pode resolver de duas maneiras:

1a – Traçando os raios de luz e determinando geometricamente a imagem (figura abaixo):

Características da imagem: Natureza – real (obtida na interseção dos próprios raios luminosos)  --- 

invertida em relação ao objeto e de dimensão 4cm.

2a – Analiticamente  ---  dados  ---  distância do objeto à lente – P=3cm  ---  distância focal da lente

f=2cm  ---  altura do objeto – O=2cm  ---  equação dos pontos conjugados  ---  1/f=1/P + 1/P’  --- 

1/2= 1/3 + 1/P’  ---  1/P’=(3 – 2)/6  ---

P’=6cm  (P’ > 0, imagem real)  ---  i/o= - P’/P  ---  i/2 = - 6/3  ---  i= - 4cm (i<0, imagem invertida e de altura 4cm)  ---  R-A

 

Fórmula dos fabricantes de lentes

21- Observe na figura que cada microlente pode ser considerada como uma lente esférica

plano-convexa de índice de

refração igual ao da fibra óptica (nl=1,5) imersa no ar (nar=1)  ---  como nl > nar, trata-se de lente

convergente (extremidades delgadas).

I. Falsa  ---  o enunciado fornece que t3 > t2 > t1 e pela figura abaixo você nota que R1(vermelha) > R2 

(azul) > R3

(negra).

II. Verdadeira  ---  Podemos determinar a distância focal f de uma lente conhecendo os raios de

curvatura de suas faces e os índices de refração da lente e do meio que a envolve, através da

equação dos fabricantes de lentes  ---  1/f = (nl/nar - 1) x(1/R1 + 1/R2)  ---  sendo  ---  f --- distância

focal da lente  ---  nl --- índice de refração da lente  ---  nar --- índice de refração do meio que envolve

a lente (normalmente o ar de n=1)  ---  R1 e R2 --- raios de curvatura de cada uma das faces da lente  ---

 se a superfície é plana --- R tende ao infinito e 1/R=0  ---   1/f = (nl/1 - 1).(1/R + 0)  ---  1/f = (nl - 1).(1/R) 

---  f = R/(nl – 1)  ---  observe nesta expressão que a distância focal f é diretamente proporcional ao raio de curvatura R e se, à medida que t aumenta, R diminui (I) f também diminuirá  ---  f3 > f2 > f1.

III. Verdadeira  ---  toda lente de material cujo índice de refração é maior que o índice de refração do

meio que a envolve e que possui extremidades delgadas (finas) é lente convergente, o que é o caso do exercício.

R- E.

 

Instrumentos ópticos

 

38- O aumento linear transversal do microscópio é fornecido pela expressão:

Amicroscópio= Aobjetiva . Aocular

O aumento produzido por esse microscópio chega até a 2000 vezes. Atualmente existem microscópios eletrônicos que produzem ampliações de até cem mil vezes.

R- C.

 39- a) Pelo enunciado  ---  razão focal da objetiva=distância focal da objetiva (fob)/diâmetro da objetiva  ---  19=fob/102  ---  fob=19x102  ---  fobj=1938cm=19,38m  ---  observe que a distância focal da objetiva

(fob=19,38m) é maior que o

comprimento do telescópio (L=19,20m) o que inviabiliza o exercício  ---  ou, como  a soma das

distâncias focais da objetiva e da ocular é igual ao comprimento L do telescópio, você tem  ---  fob + foc =L  ---  19,38 +

foc=19,20  ---

foc= - 0,18cm (esse resultado é impossível, pois o enunciado afirma que a lente ocular é convergente e obrigatoriamente sua distância focal deveria ser positiva).

b)O aumento visual, ou ampliação angular (aumento angular) é fornecido por  ---  G=fob/foc, mas,

como os dados estão incorretos, não continuaremos a resolução.