Resoluções das questões de Vestibulares recentes por assunto – 2014 – 2013 – Óptica

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 — 2×8600/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 = – 6×70 — 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 = 6×1,6  — 

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=0,2×100=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=19×102  —  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.

 

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