Vestibulares Recentes – Óptica – 2018/2019

Propagação da luz - Reflexão da luz – Espelhos planos

01-(PUC-SP-019)

Uma câmara escura de orifício consiste em uma caixa fechada, de paredes opacas e que possui um orifício em uma de suas faces. Na face oposta à do orifício, fixamos um vidro fosco, onde se formam as imagens dos objetos iluminados, localizados no exterior da caixa e posicionados defronte à face com o orifício. Uma placa na qual está impressa a letra G é iluminada e disposta em frente a uma câmara escura de orifício. A imagem que se forma na face oposta terá a aparência:

02- (ACAFE – Associação Catarinense das Fundações Educacionais –Medicina – 2019.

Em tempos de crise econômica, uma pessoa deseja empreender montando uma pequena loja de roupas. Um dos itens essenciais é colocar um espelho em uma parede vertical, de modo que qualquer cliente de média altura (h) possa se ver inteiro nesse espelho a certa distância horizontal.

Mas para economizar, o espelho deverá ter a menor altura possível. A alternativa correta que indica a altura desse espelho é:

A h/3
B h/d
C 2h/3
D h/2

03- (FPS-Faculdade Pernambucana de Saúde-PE-2019)

04- (PUC-SP-018)

Espelhos esféricos e Lentes esféricas

05-(Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo – SP – 019)

06- (AFA-018/019)

07- (EsPCEx- AMAN – SP- RJ – 2018/19)

08- (ITA – SP – 019)

A imagem de um objeto formada por um espelho côncavo mede metade do tamanho do objeto. Se este é deslocado de uma distância de 15 cm em direção ao espelho, o tamanho da imagem terá o dobro do tamanho do objeto. Estime a distância focal do espelho e assinale a alternativa correspondente.

A ( ) 40 cm

B ( ) 30 cm

C ( ) 20 cm

D ( ) 10 cm

E ( ) 5,0 cm

09- (MEDICINA -UNIVERSIDADE MUNICIPAL DE SÃO CAETANO DO SUL –– USCS-SP – 019)

Analise o anúncio eletrônico de uma lupa de bancada.

Esse anúncio mostra que, no dia a dia, as palavras podem apresentar significado diferente daquele que elas possuem no contexto científico. A palavra “dioptria”, por exemplo, não significa, no Sistema Internacional de Unidades (SI), aumento proporcionado por lentes.

Considerando a definição de dioptria no SI, a informação apresentada no anúncio faz crer que a lente tem

A) diâmetro igual a 12,5 cm.

(B) distância focal igual a 8,0 cm.

(C) diâmetro igual a 16 cm.

(D) diâmetro igual a 8,0 cm.

(E) distância focal igual a 12,5 cm.

10- (Faculdade de Medicina do ABC – FMABC – SP – 019)

A distância entre um objeto luminoso e uma parede é de 90 cm. Uma lente delgada convergente é adequadamente posicionada entre o objeto e a parede de modo a projetar nesta uma imagem

invertida e com o dobro do tamanho do objeto. A distância focal da lente é

a) 40 cm. b) 50 cm. c) 20 cm. d) 10 cm. e) 30 cm.

11- (UEMG-MG-019)

12- Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG – meio do ano – 2019/2020

Uma pessoa vai até um museu de ciências e numa sala de efeitos luminosos se posiciona frente a diferentes tipos de espelhos (côncavo, convexo e plano).

Qual situação a seguir representa a correta imagem (i) que é possível essa pessoa obter de si própria?

13- (UEMA-MA-019)

Com grande aplicação no dia a dia, o espelho esférico é uma calota esférica que possui uma de suas partes polida e com alto poder de reflexão.

Esse espelho pode ser classificado de acordo com a superfície refletora. Se essa for interna, o

espelho é côncavo; e se a superfície refletora é a externa, o espelho é convexo.

14- (UniCEUB – Medicina – DF – 019)

Quando um objeto é colocado diante de uma lente convergente de distância focal 20 cm, sua imagem é projetada em um anteparo que se encontra a 30 cm da lente.

Para essa situação, o aumento transversal linear é

(A) – 2,0. (B) – 0,5. (C) 0,5. (D) 1,0. (E) 2,0.

15- (Universidade Estadual do Rio Grande do Sul – UERGS – 019)

Um aluno recebeu uma lente convergente com distância focal de 12 cm e colocou-a a 6 cm de um objeto.

Se a lente estiver entre o observador e o objeto (caso da lupa), a imagem observada será

A) virtual, direita e menor.

B) virtual, direita e maior.

C) virtual, invertida e menor.

D) real, invertida e menor.

E) real, direita e maior.

16- (FUVEST-SP-018)

Câmeras digitais, como a esquematizada na figura, possuem mecanismos automáticos de focalização.

Em uma câmera digital que utilize uma lente convergente com 20 mm de distância focal, a distância, em mm, entre a lente e o sensor da câmera, quando um objeto a 2 m estiver corretamente focalizado, é, aproximadamente,

17- (Faculdade de Medicina do Hospital Israelita Albert Einstein-SP-018)

18- (UNIFESP-SP-018)

Em um parque de diversões existem dois grandes espelhos dispostos verticalmente, um de frente para o outro, a 10 m de distância um do outro.

Um deles é plano, o outro é esférico convexo. Uma criança se posiciona, em repouso, a 4 m do espelho esférico e vê as duas primeiras imagens que esses espelhos formam dela: IP, formada pelo espelho plano, e IC, formada pelo espelho esférico, conforme representado na figura.

Calcule:

a) a distância, em metros, entre IP e IC.

b) a que distância do espelho esférico, em metros, a criança deveria se posicionar para que sua imagem IC tivesse um terço de sua altura.

19- (FMABC-SP-018)

20- (PUC-SP-018)

21- Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP- 018)

A figura representa um objeto e sua respectiva imagem, conjugada por um espelho esférico, quando o objeto é colocado perpendicularmente e em repouso sobre o eixo principal do espelho.

Sabendo que o objeto é quatro vezes maior do que sua imagem e que ele está a 20 cm do espelho, a distância focal desse espelho é

22- (COLÉGIO NAVAL – 2017/18)

Com relação à óptica geométrica, analise as afirmativas abaixo.

A energia solar é a conversão de luz solar em eletricidade, quer diretamente, utilizando energia fotovoltaica (PV), ou indiretamente, utilizando energia solar concentrada (CSP).

Sistemas CSP usam lentes ou espelhos para focar uma grande área de luz solar em uma pequena viga, enquanto a PV converte a luz em corrente elétrica usando o efeito fotoelétrico.

Sendo assim, pode-se afirmar que, no sistema CSP:

l- as lentes são côncavas e possuem comportamento óptico divergente.

lI- as lentes são convexas e possuem comportamento óptico convergente.

III- os espelhos são côncavos e podem produzir imagem virtual.

IV- os espelhos são convexos e podem produzir imagem virtual.

V- a pequena viga encontra-se no ponto focal dos espelhos e das lentes.

Assinale a opção correta.

a) Somente as alternativas I e III são verdadeiras.

b) Somente as alternativas II e IV são verdadeiras.

c) Somente as alternativas II, III e V são verdadeiras.

d) Somente as alternativas I, IV e V são verdadeiras.

e)Somente as alternativas III, IV e V são verdadeiras.

23- (UERJ-RJ/018)

Em função de suas características, uma lente convergente, ao ser exposta à luz do Sol, gera uma concentração de luz a 60 cm do seu centro óptico, como ilustra a imagem.

Considere que um objeto é colocado a 180 cm do centro óptico dessa lente para que sua imagem seja projetada com nitidez sobre uma tela.

Calcule a distância, em centímetros, em que a tela deve ser colocada, a partir do centro óptico da lente, para obtenção dessa imagem.

Refração da luz – Reflexão total

24- FAMERP 2019 – Conhecimentos Gerais

Dois raios de luz monocromáticos incidem perpendicularmente em uma das faces de uma lâmina de vidro de faces paralelas, imersa no ar, como mostra a figura.

Assinale a alternativa que representa esses mesmos raios de luz, ao emergirem na face oposta à de incidência.

25- FAMERP – Conhecimentos específicos

A figura mostra uma lâmpada retilínea, de comprimento 90 cm, fixa horizontalmente no teto de uma sala, 200 cm acima da superfície plana e horizontal de uma mesa. Um disco circular opaco foi colocado horizontalmente entre a lâmpada e a mesa, a 180 cm da lâmpada, sendo esta a maior distância para que ele não projete sombra sobre a mesa. A reta r, mostrada na figura, é vertical e passa pelo ponto médio da lâmpada e pelo centro do disco.

a) Calcule o diâmetro do disco, em centímetros.

b) Considere que o disco seja substituído por uma lente delgada, esférica e convergente, cujo eixo principal coincida com a reta r. Sabendo que essa lente foi colocada em uma posição em que projeta, sobre a superfície da mesa, uma imagem nítida da lâmpada quatro vezes menor que ela, calcule a distância focal da lente, em centímetros.

26- (Instituto Militar de Engenharia – IME – 18/19

A figura acima mostra três meios transparentes, de índices de refração 1, 2 e 3, e o percurso de um raio luminoso. Observando a figura, é possível concluir que:

(A) n2 < n3 < n1

(B) n1 < n2 < n3

(C) n3 < n1 < n2

(D) n1 < n3 < n2

(E) n2 < n1 < n3

27- (Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo – FATEC – 019)

Um professor do curso de Materiais da Fatec apresentou aos alunos a seguinte citação: “As fibras ópticas podem ser usadas para guiar a luz ao longo de um determinado caminho. A ideia é fazer um raio de luz percorrer uma fibra transparente, ricocheteando entre as suas paredes. Desde que o ângulo de incidência do raio na parede da fibra seja sempre maior que o ângulo crítico, o raio permanecerá sempre dentro dela mesmo que ela esteja curva”.

Em seguida, pediu para que os alunos respondessem, de maneira assertiva, à qual conceito físico a citação se refere. A resposta correta esperada pelo professor é

(A) difração.

(B) polarização.

(C) ângulo limite.

(D) espalhamento.

(E) dispersão luminosa

28- (FGV-RJ-019)

29- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais (IFNMG)- 2019

Um modelo teórico para se estudar o fenômeno de refração, proposto por Huygens, no final do século XVII, está esquematizado na figura abaixo:

Quanto à proposição de Huygens, é correto afirmar que:

A) para um dado par de meios, esse modelo prevê que a razão entre os senos dos ângulos de incidência e de refração é constante.

B) tal modelo fundamenta-se na concepção corpuscular para a natureza da luz, ou seja, na hipótese de que a luz é formada de partículas.

C) o comprimento de onda da luz, nos fenômenos refrativos, é diretamente proporcional ao índice de refração do meio em que ela se propaga.

D) esse modelo somente se aplica à refração de vibrações longitudinais, em meios materiais e para pequenos comprimentos de onda.

30-(UERR-RR-019)

Um raio de luz incide, desde o ar, na superfície de um líquido, penetrando neste e se desvia de sua

direção. Este fenômeno descrito corresponde a um fenômeno luminoso de:

A) refração. B) reflexão. C) polarização. D) interferência. E) difração.

31- (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Roraima – RR – 019)

Um raio luminoso passa do meio 1 para o meio 2, como indica a figura abaixo.

Sendo o índice de refração absoluto do meio 2 igual a 1,8, calcule o índice de refração absoluto do meio 1. Dados: sen 53º = 0,8 e sen 30º = 0,5.

(A) 2,1 (B) 1,1 (C) 2,4 D)1,7 (E) 2,3

32- (FPS-Faculdade Pernambucana de Saúde-PE-2019)

33- Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas (UNCISAL) – 2019

Em dias ensolarados e secos, é comum a ocorrência do chamado efeito miragem nas estradas, que consiste na percepção de aparentes poças d’água no asfalto, conforme ilustrado na imagem abaixo.

Esse efeito óptico é causado pela curvatura sofrida pela luz ao atravessar camadas de ar de diferentes temperaturas. Quanto mais próximo do asfalto, mais quente é o ar, e isso afeta o índice de refração de cada camada.

Para explicar o efeito miragem, pode-se considerar que o ar perto do asfalto é dividido em camadas, cada qual com um índice de refração próprio, como apresenta a figura I abaixo, em que n1, n2 e n3 representam os índices de refração das camadas 1, 2 e 3 mais próximas do asfalto.

A figura II mostra, de forma ampliada, a interface entre a camada 2 e a camada 1, onde o raio de luz sofre reflexão interna total, e os ângulos de incidência e de reflexão do feixe de luz nessa interface.

Na situação representada pela figura I, quando a luz se aproxima do asfalto,

A) sua velocidade aumenta, sua frequência se mantém constante e seu comprimento de onda diminui.

B) sua velocidade se mantém constante, sua frequência aumenta e seu comprimento de onda aumenta.

C) sua velocidade se mantém constante, sua frequência diminui e seu comprimento de onda aumenta.

D) sua velocidade aumenta, sua frequência diminui e seu comprimento de onda se mantém constante.

E) sua velocidade diminui, sua frequência aumenta e seu comprimento de onda se mantém constante.

34- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso (IFMT)- 2019.

A figura abaixo ilustra um feixe de luz monocromático, proveniente de uma região de vácuo (Meio A) com velocidade c ≅ 3,0 x 108 m.s -1 , incidindo contra a superfície de um líquido homogêneo e isotrópico (Meio B). Sendo os ângulos θ1 = 53° e θ2 = 37°, pode-se afirmar que a velocidade da luz no Meio B vale:

(A) 1,5 x 108 m/s

(B) 1,75 x 108 m/s

(C) 2,0 x 108 m/s

(D) 2,25 x 108 m/s

(E) 2,5 x 108 m/s

35- (UNICAMP-SP-018)

Uma lente de Fresnel é composta por um conjunto de anéis concêntricos com uma das faces plana e a outra inclinada como mostra a figura (a).

Essas lentes, geralmente mais finas que as convencionais, são usadas principalmente para concentrar um feixe luminoso em determinado ponto, ou para colimar a luz de uma fonte luminosa, produzindo um feixe paralelo, como ilustra a figura (b).

Exemplos desta última aplicação são os faróis de automóveis e os faróis costeiros.

O diagrama da figura (c) mostra um raio luminoso que passa por um dos anéis de uma lente de

Fresnel de acrílico e sai paralelamente ao seu eixo.

Se sen(θ1) = 0,5, sen(θ2) = 0,75 e o índice de refração do ar nar = 1, o valor do índice de refração do acrílico é de

36- (Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo – 018)

37- (Faculdade de Medicina de Jundiaí “FMJ” –SP – 018)

38- (UEL-PR-018)

e) O copo funciona como uma lente convergente e, neste caso, para o ovo (objeto real), a lente proporciona ao observador a formação de uma imagem virtual, invertida e ampliada.

39- (Faculdade Pernambucana de Saúde – FPS – PE – 018)

Dispersão da luz

40- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Paraná (IFPR) – 2019

Lançado em 1973 pela banda de rock Pink Floyd, o álbum fonográfico “The Dark Side of the Moon” é um ícone no mundo da música por sua mundialmente famosa capa do disco de vinil.

A ilustração abaixo apresenta uma arte que envolve um erro conceitual de Física.

Desconsiderando erros conceituais no título do álbum e na figura, o fenômeno físico representado é a:

A) Dispersão da Luz.

B) Difração da Luz.

C) Polarização da Luz.

D) Interferência da Luz.

41-(UNESP-SP-018)

Um dos fatores que contribuíram para a aceitação do modelo atômico proposto por Niels Bohr em 1913 foi a explicação dos espectros da luz emitida por átomos de gases aquecidos, que podem ser observados por meio de um aparelho chamado espectroscópio, cujo esquema está representado na figura.

Nesse equipamento, a luz emitida por um gás atravessa uma fenda em um anteparo opaco, forma um estreito feixe que incide em um elemento óptico, no qual sofre dispersão.

Essa luz dispersada incide em um detector, onde é realizado o registro do espectro.

O elemento óptico desse espectroscópio pode ser

(A) um espelho convexo.

(B) um prisma.

(C) uma lente divergente.

(D) uma lente convergente.

(E) um espelho plano.

42- (ENEM-MEC-018)

Instrumentos Ópticos

43- (UFT-TO – 019)

Parte inferior do formulário(A) binóculo.

(B) telescópio refletor.

(C) microscópio simples.

(D) microscópio composto

Óptica Fisiológica

44- (ENEM-MEC-017)

A retina é um tecido sensível à luz, localizado na parte posterior do olho, onde ocorre o processo de formação de imagem.

Nesse tecido, encontram-se vários tipos celulares específicos.

Um desses tipos celulares são cones, os quais convertem os diferentes comprimentos de onda da luz

visível em sinais elétricos, que são transmitidos pelo nervo óptico até o cérebro.

Em relação à visão, a degeneração desse tipo celular irá

(a) comprometer a capacidade de visão em cores.

(b) impedir a projeção dos raios luminosos na retina.

(c) provocar a formação de imagens invertidas na retina.

(d) causar dificuldade de visualização de objetos próximos.

(e) acarretar a perda da capacidade de alterar o diâmetro da pupila.

45- (AFA-017/018)

COMO A HIPERMETROPIA ACONTECE NA INFÂNCIA

É muito comum bebês e crianças apresentarem algum tipo de erro refrativo, e a hipermetropia é o caso mais constante. Isso porque este tipo de ametropia (erro de refração) pode se manifestar desde a fase de recém – nascido. A hipermetropia é um erro de refração caracterizado pelo modo em que o olho, menor do que o normal, foca a imagem atrás da retina. Consequentemente, isso faz com que a visão de longe seja melhor do que a de perto. (…)

De acordo com a Dra. Liana, existem alguns fatores que podem influenciar a incidência de hipermetropia em crianças, como o ambiente, a etnia e, principalmente, a genética. “As formas leves e moderadas, com até seis dioptrias, são passadas de geração para geração (autossômica dominante). Já a hipermetropia elevada é herdada dos pais (autossômica recessiva)”, explicou a especialista.

A médica ainda relatou a importância em identificar, prematuramente, o comportamento hipermétrope da criança, caso contrário, esse problema pode afetar a rotina visual e funcional delas. “A falta de correção da hipermetropia pode dificultar o processo de aprendizado, e ainda pode reduzir, ou limitar, o desenvolvimento nas atividades da criança. Em alguns casos, pode ser responsável por repetência, evasão escolar e dificuldade na socialização, requerendo ações de identificação e tratamento”, concluiu a Ora. Liana.

Os sintomas relacionados à hipermetropia, além da dificuldade de enxergar de perto, variam entre: dores de cabeça, fadiga ocular e dificuldade de concentração em leitura.(…)

O tratamento utilizado para corrigir este tipo de anomalia é realizado através da cirurgia refrativa. O uso de óculos (com lentes esféricas) ou lentes de contato corretivas é considerado método convencional, que pode solucionar o problema visual do hipermétrope.

(Disponível em:www.cbo.net.br/novo/publicacao/revisla_vejabem. Acesso em:18/ev. 2017.)

De acordo com o texto acima, a hipermetropia pode ser corrigida com o uso de lentes esféricas. Dessa maneira, uma lente corretiva, delgada e gaussiana, de vergência igual a +2 di, conforme figura a seguir, é utilizada para projetar, num anteparo colocado a uma distância p’ da lente, a imagem de um corpo luminoso que oscila em movimento harmônico simples (MHS).

A equação que descreve o movimento oscilatório desse corpo é:

y = (0,1).sen.

Considere que a equação que descreve a oscilação projetada no anteparo é dada por

y’ = (0,5).sen(SI).

Nessas condições, a distância p′ , em cm, é

46- (UFJF-MG-018)

Dois problemas de visão comuns são a miopia e a hipermetropia. A miopia é um problema de visão que ocorre quando a imagem de um objeto se forma antes da retina. A hipermetropia, por sua vez, é um problema de visão que ocorre quando os raios de luz interceptam a retina antes de a imagem ser formada – nesse caso a imagem formar-se-ia depois da retina. Maria e Fernanda foram ao oftalmologista. Maria descobriu que possui miopia. Fernanda descobriu que possui hipermetropia. A partir da informação obtida do enunciado, marque a alternativa correta.

Maria deve usar lentes divergentes para corrigir a miopia.
Maria deve usar lentes convergentes para corrigir a miopia.
Fernanda deve usar lentes divergentes para corrigir a hipermetropia.
Ambas devem usar lentes convergentes para corrigir os seus problemas de visão.
Ambas devem usar lentes divergentes para corrigir os seus problemas de visão.

Resolução Comentada - Óptica – 2018/2019

01-

Trata-se do princípio de funcionamento de uma máquina fotográfica baseado na propagação retilínea da luz.

Todos os infinitos raios de luz que são emitidos pelo objeto a ser projetado, passam através de um pequeno orifício e atingem a parte interior oposta da câmara. .

Com isso a luz que sai do ponto (A) superior do objeto (no nosso exemplo, borboleta)atingirá a parede oposta no ponto inferior (A’) da imagem projetada, formando umaimagem invertida, conforme a figura.

O mesmo acontece nas partes laterais, trocando a direita pela esquerda (imagem reversa).

Semelhança de triângulos i/o = d/D observe que objeto e imagem trocam cima por baixo (invertida) e direita pela esquerda (reversa).

Se o orifício da câmara for aumentado a nitidez da imagem diminui e sua luminosidade aumenta.

R- C

02-

Cálculo da altura de um espelho plano vertical para que, a partir do chão, uma pessoa possa ver-se de corpo inteiro, desde a cabeça até os pés.

Localizar a imagem da pessoa que fica atrás do espelho pelos seus pontos extremos AA’(superior) e

BB’ (inferior).

Em seguida ligar, com linha pontilhada, A’ e B’ ao olho da pessoa objeto, que interceptam o espelho

nos pontos M (inferior) e N (superior), que delimitam o tamanho mínimo do espelho para que a pessoa possa ver-se de corpo inteiro no mesmo.

Observe que os triângulos OMN e OB’A’ são semelhantes e dessa semelhança tiramos o tamanho mínimo do espelho MN H/MN = 2d/d MN = H/2 (o tamanho mínimo do espelho para que a pessoa se veja de corpo inteiro deve ter a metade da altura da pessoa).

Importante: Observe que a altura mínima do espelho é sempre a mesma independente do fato de a pessoa estar a uma distância d, 2d, 3d, etc. do espelho.

Assim, a imagem da pessoa encontra-se ajustada ao tamanho do espelho independente da distância a que ela se encontra do mesmo, mas, à medida que a pessoa se afasta do espelho, sua imagem também se afasta dando a impressão, devido ao ângulo visual, que ela parece menor, mas continua sempre ajustada ao tamanho do espelho.

R- D

03-

Cálculo da altura de um espelho plano vertical para que, a partir do chão, uma pessoa possa ver-se de corpo inteiro, desde a cabeça até os pés.

Localizar a imagem da pessoa que fica atrás do espelho pelos seus pontos extremos AA’ (superior) e

BB’ (inferior).

Em seguida ligar, com linha pontilhada, A’ e B’ ao olho da pessoa objeto, que interceptam o espelho

nos pontos M (inferior) e N (superior), que delimitam o tamanho mínimo do espelho para que a pessoa possa ver-se de corpo inteiro no mesmo.

Importante: Observe que a altura mínima do espelho é sempre a mesma independente do fato de a pessoa estar a uma distância d, 2d, 3d, etc. do espelho.

R- B

04-

Um eclipse solar ocorre quando a lua está alinhada entre a terra e o sol o que só ocorre na fase de Lua Nova.

Eclipse solar

Analise com atenção todos os detalhes da figura abaixo:

Fases da Lua

R- C

05-

Característica de um espelho plano

R- D

06-

Veja nas figuras abaixo como varia o comportamento dos dois tipos de lentes de acordo com os valores dos índices de refração do meio nm e da lente n

Resolução: Na figura 1, com relação ao objeto a lente 1 deve ser convergente, pois nm > nL já que lentes convergentes fornecem imagens maiores e invertidas do objeto (dependendo da posição do mesmo). Na figura 2, quando nm > nL a imagem é menor e direita e a lente é divergente pois para qualquer posição do objeto a imagem fornecida por lente divergente é sempre menor e direita em relação ao objeto.

Então, para n’ < n1 e n’ < n2, a situação se inverte e a lente 1 será divergente e a lente 2 será convergente. Como lente divergente só forma imagem direita e menor (1a figura da alternativa), e a lente convergente forma imagem invertida e menor com o objeto localizado antes do centro de curvatura, a única opção possível é a letra A.

R- A

07-

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

Equação do aumento linear transversal

R- A

08-

Precisaremos de duas fórmulas relacionadas ao estudo dos espelhos esféricos para resolver esse problema. Uma é a equação de Gauss:

Outra é a equação do aumento linear:

Com ambas podemos analisar os dois momentos do exercício. Começando pelo que a imagem mede a metade do objeto (2i1 = O1).

09-

Por definição dioptria D corresponde ao inverso da distância focal f da lente, medida em metros.

D = 1/f 8 = 1/f f = 1/8 = 0,125 m = 12,5 cm.

R- E

10-

Estudo Analítico das Lentes Esféricas

Equação de Gauss para lentes esféricas

R- C

11-

Características da imagem num espelho esférico côncavo com o objeto entre o o foco F e o vértice V do espelho

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- A

12-

B) errada no espelho côncavo objeto sobre o foco não fornece imagem (ela é imprópria, está no infinito).

C) errada o espelho plano fornece imagem virtual (atrás do espelho) e do mesmo tamanho que o do objeto.

D) errada espelho convexo fornece sempre para qualquer posição do objeto imagem virtual (atrás do espelho), menor e direita.

A) Correta veja esquema abaixo:

R- A

13-

Estudo analítico dos espelhos esféricos

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

R- C

14-

Equação de Gauss

R- B

15-

Objeto O entre f = 12 cm e a 6 cm da lente convergente.

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.

Utilidade

R- B

16-

Veja a expressão matemática da equação das lentes esféricas:

Equação de Gauss

São dados: P = 2 m = 2 000 mm f = 20 mm.

R – E

17-

Lente

Supondo que essa lente biconvexa (extremidades finas) esteja imersa no ar (índice de refração da lente maior que o índice de refração do ar) ela se comportará como uma lente convergente.

Sendo a lente convergente e, como a imagem conjugada tem altura menor que a do objeto, as características objeto-imagem são como indicados no esquema 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.

Espelho

Como, pelo enunciado, a imagem no espelho esférico deve ter as mesmas características que as da lente (real, invertida e menor) o espelho deve ser côncavo e objeto-imagem devem se localizar conforme esquema abaixo:

Objeto antes do centro de curvatura C

A distância focal f desse espelho de raio de curvatura fornecido R = 20 cm vale f = =

f = 10 cm.

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

R- C

18-

a) Como o objeto está a 6 m do espelho plano e nesse espelho a imagem é simétrica ao objeto (distância do objeto ao espelho plano é a mesma que a da imagem ao espelho plano), a imagem IP estará 6m à esquerda da superfície refletora do espelho plano (veja figura).

Assim, a distância d entre IP e IC será d = 6 + 6 + 4 + 2 = 18 m d = 18 m.

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

Equação do aumento linear transversal

Cálculo da distância focal f do espelho esférico convexo sabendo, pela figura, que a distância do objeto ao espelho é de P = 4 m e a da imagem ao espelho é P’ = – 2m (espelhos esféricos convexos formam sempre imagens virtuais que, por convenção, são sempre negativas).

19-

Características de uma lente delgada e convergente que fornece uma imagem direita e maior que o objeto:

Objeto O entre fo (foco objeto) e O (centro óptico da lente)

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.

Utilidade

A vergência “grau” V da lente que é de 5 dioptrias (di) corresponde ao inverso de sua distância focal f medida em metros (m).

V = 5 di V = 5 = f = f = 0,2 m = 20 cm.

Equação de Gauss

Imagem direita i e 4 vezes maior que o objeto O i = 4.O = – = – P’ = – 4P.

= + = + = – = = 4P = 60 P =

P = 15 cm (distância entre o olho da boneca “objeto” e o centro óptico da lente)

R- E

20-

R- D

21-

O espelho esférico é côncavo, pois a imagem é menor e invertida (espelho esférico convexo fornece imagem sempre menor e direita).

Se você estiver interessado em saber como se localiza geometricamente o espelho, leia as informações a seguir:

Etapas:

Obter o ponto A’, simétrico a A e abaixo dele (mesmo tamanho da extremidade do objeto em relação ao eixo principal ep).

Unir A’ à extremidade de i e prolongar esta reta até ela interceptar o ep onde está o ponto que

indica o vértice V do espelho que, como já vimos é côncavo e desenhá-lo.

Observe que esse procedimento foi baseado no seguinte raio notável: “Todo raio de luz que incide sobre o vértice V do espelho se reflete formando o mesmo ângulo com o eixo principal”.

Assim, foi possível localizar o espelho conforme você pode observar na figura acima com a linha pontilhada.

Para localizar o foco você deve traçar um raio de luz que, partindo de A,incida no espelho

paralelamente ao eixo principal e retorne passando pelo foco F e que deve coincidir com a parte inferior da imagem i e, para localizar o centro de curvatura C você deve dobrar a distância FV.

Observe que este é o primeiro caso de espelho côncavo (objeto antes de C) que fornece imagem real, invertida, menor que a do objeto e localizada entre C e f.

Este processo é válido para qualquer tipo de espelho

Analiticamente:

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

Equação do aumento linear transversal

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É claro que o sistema CPS funciona no ar (veja figura acima) e, assim as lentes e os espelhos estão imersos no ar.

A concentração dos raios solares nas lentes ou espelhos só ocorre no foco dos mesmos

I. Falsa se essas lentes côncavas possuem comportamento óptico divergente elas divergem e não concentram os raios de luz.

II. Correta convergem, concentram os raios de luz.

III. Correta espelhos côncavos podem concentrar raios de luz desde que a viga esteja concentrada em seu foco.

IV. Falsa espelhos convexos não concentram efetivamente os raios de luz .

V. Correta pequena viga encontra-se no ponto focal dos espelhos e das lentes, onde se concentram os raios de luz.

R- C

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O foco dessa lente convergente está a 60 cm de seu centro óptico (f= 60 cm), pois todo raio de luz que incide na lente paralelamente ao eixo principal (proveniente de uma distância muito grande,

como do Sol), atinge a lente se refratando e passando pelo foco.

Assim, os infinitos raios de luz provenientes do Sol, convergem sobre f = 60 cm.

Equação de Gauss

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A lei de Snell enuncia que:

Observe o esboço abaixo:

Repare que se a incidência é normal, igual ao enunciado, o ângulo de incidência é nulo, e pela lei de Snell, será nulo também, logo, quando a incidência é normal, o raio incidente não sofre desvio. Portanto, neste exercício, os raios devem comportar-se como na alternativa E.

25-

a) Observando a figura, é possível observar que há uma semelhança de triângulos:

Por semelhança de triângulo, podemos determinar o diâmetro do disco, dividindo a base do triângulo menor pela do maior, e a altura do triângulo menor pela do triângulo maior:

b) A lente convergente pode estar posicionada em qualquer lugar entre a lâmpada D e o anteparo d, de forma que nos convém montar um esboço do problema:

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Observe a ilustração a seguir:

Nela podemos visualizar 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. O oposto ocorre de um meio mais refirngente para um menos. Agora observe novamente a figura do exercício:

Para facilitar a visualização foram adicionadas duas linhas vermelhas representando a reta normal. De n3 para n2 podemos observar que o raio se aproxima da normal, portanto n2 > n3. Já de n2 para n1 o feixe é apenas refletido, ou seja, chegamos no limite aonde ocorre a reflexão total, esse fenômeno só é possível de um meio mais refringente para um menos, ou seja, n2 > n1. Só nos resta saber quem é menor n3 ou n1. Podemos usar o seguinte raciocínio:

27-

Fibras ópticas

Utilizados em comunicações (rede telefônica, televisão por cabo, distribuição de energia elétrica), em medicina (sistemas de monitoração interna do corpo humano e instrumentação cirúrgica), etc.

Não importa a distância, levam a informação quase instantaneamente, ou seja, à velocidade próxima à da luz.

Veja na teoria acima que o caminho da luz é totalmente espelhado devido à reflexão total que só ocorre se o ângulo de incidência com que a luz incide seja maior que o ângulo limite L.

R- C

28-

R- E

29-

Princípio de Huygens “todos os pontos de uma frente de onda podem ser considerados fontes de ondas secundàrias que se espalham em todas as direçôes com uma velocidade igual à de propagação da onda.”

Com o princípio de Huygens podemos analisar a direção de refração e reflexão da onda luz. A refração é um fenômeno em que a luz incide em um determinado meio e acaba desviando do seu curso natural com um determinado ângulo, mudando assim a velocidade e frequência da onda.

Baseado no princípio de Huygens, podemos citar a lei de Snell-Descartes.

R- A

30-

A refração da luz é um fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro, variando sua velocidade de propagação e sofrendo desvio.

R- A

31-

Lei de Snell – Descartes

R- B

32-

R- E

33-

Significado físico do índice de refração de um dado meio

O índice de refração de um meio representa a razão (comparação) entre avelocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio, ou seja:

O índice de refração absoluto é inversamente proporcional à velocidade de propagação da luz no meio, isto é, quanto menor for a velocidade de propagação da luz, maior será o índice de refração do meio.

Quanto mais próximo do asfalto, mais quente fica o ar ficando, portanto mais rarefeito (menos denso, menos refringente) e o índice de refração diminui. Assim, como n2 > n1 V2 < V1.

A velocidade da luz quando se aproxima do asfalto aumenta.

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. (veja figuras e procure memorizar essas informações)

Pelo princípio da reversibilidade (caminho inverso), quando a luz passa de um meio mais refringente para um menos refringente sua velocidade aumenta e ele se afasta da normal θ2 > θ1

Quanto mais se aproxima do asfalto, menos denso fica o ar e o índice de refração diminui.

A frequência f da luz é a mesma que a da fonte, independe do meio de propagação f1 = f2 = f.

O comprimento de onda assim que a luz se aproxima do asfalto aumenta.

34-

Segunda lei da refração (Lei de Snell-Descartes)

R- D

35-

36-

Veja as expressões abaixo que se referem à refração da luz:

Lei de Snell-Descartes

37-

38-

Se a imagem da parte imersa do ovo é maior que o objeto, a lente só pode ser convergente, pois lentes divergentes fornecem sempre imagens menores que as do objeto.

Os raios de luz refletidos, que saem da parte imersa do ovo e que chegam aos olhos do observador sofrem refração passando da água (meio mais refringente, maior índice de refração) para o ar (menor índice de refração), se afastando da normal, fazendo com que o observador enxergue a imagem maior que o objeto.

R- B

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Lei de Snell-Descartes

40-

A dispersão luminosa ocorre artificialmente quando a luz se dispersa como no interior de um prisma (figura da esquerda) ou passa do ar para a água (figura da direita), sendo mais desviada a luz

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

Lembre-se que essa dispersão ocorre com uma infinidade de cores (infinidades de frequências) que estão compreendidas entre o vermelho e o violeta.

R- A

41-

Prismas dispersivos decompõem (dispersam) a luz policromática branca em suas infinitas

componentes monocromáticas (cores) que compõem o espectro luminoso.

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

Lembre-se que essa dispersão ocorre com uma infinidade de cores (infinidades de frequências) que estão compreendidas entre o vermelho e o violeta.

R- B

42-

R- A

43-

R- D

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O olho humano possui dois tipos de células responsáveis por nos fazerem enxergar: os cones e os bastonetes.

Os bastonetes são células que necessitam de pouca luz para serem sensibilizadas. Entretanto não conseguem formar imagens coloridas ou nítidas. É por isso que a noite ou em locais escuro é muito difícil se distinguir cor.

Já os cones são sensibilizados com uma quantidade grande de luz e geram as imagens nítidas e coloridas. Existem 3 tipos de cones, os azuis, os vermelhos e os verdes.

As cores vermelha, azul e verde são as 3 cores que nossos olhos captam.

Todas as outras cores que vemos são formadas a partir dessas 3 cores. Por isso essas 3 cores são consideradas as cores primárias da visão e também da síntese aditiva de cor.

Assim, degeneração desse tipo celular (cones) irá comprometer a capacidade de visão em cores.

R- A

45-

As equações de movimento harmônico servem apenas para fornecer os valores que localizam objeto (y) e imagem (y’) sobre o eixo principal.

y = 0,1 e y’ = -0,5

Observe a ilustração abaixo:

y é o tamanho (altura) do objeto e p sua distância ao foco. Enquanto que y’ é o tamanho da imagem e p’ sua distância ao foco. Veja as equações do aumento linear transversal abaixo:

o é equivalente ao y e i equivalente ao y’. Substituindo:

Sabendo disso podemos substituir na equação de Gauss:

R- C

46-

Para as pessoas com miopia:

As lentes divergentes, por divergirem o foco, deslocam a imagem para trás.

Para as pessoas com hipermetropia:

As lentes convergentes, por convergirem o foco, deslocam a imagem para frente. Então Maria deve usar lentes divergentes e Fernanda convergentes. Alternativa correta é a A.