Introdução à óptica geométrica

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Introdução à óptica geométrica
Trata o feixe de luz como partícula
Fontes de luz: primárias ou secundárias
Fontes de luz: pontuais ou extensas
Formas de propagação da luz
Questão 1
A lâmpada do escritório estava acesa e iluminava um espelho que refletia luz sobre o livro da mesa. Para um leitor desse livro, quais das afirmativas são verdadeiras?
I – O leitor recebe luz do livro, o que lhe permite ler o seu conteúdo
II – A lâmpada é a fonte de luz primária nesse escritório
III – O espelho é uma segunda fonte de luz primária, pois reflete luz
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) apenas a III
e) todas as afirmativas
Questão 2
Uma lâmpada incandescente ilumina, à noite, uma grande sala. Para um observador no ambiente, esta lâmpada se comporta como uma fonte de luz:
a) secundária e puntiforme
b) secundária e extensa
c) primária e puntiforme
d) primária e extensa
Meios ópticos
Fenômenos da óptica geométrica
Questão 3
Na figura mostra-se um raio de luz monocromático vermelho incidindo numa lâmina prismática de vidro transparente e homogêneo. Considerando-se apenas a face F1, os raios 1, 2 e 3 são:
a) incidente, refratado e refletido
b) refletido, refratado e refratado
c) incidente, refletido e refratado
d) incidente, refletido e refletido
Questão 4
Na figura mostra-se um raio de luz monocromático vermelho incidindo numa lâmina prismática de vidro transparente e homogêneo. Considerando-se apenas a face F2, os raios 3 e 4 são:
a) incidente e refratado
b) refratado e refletido
c) incidente e refletido
d) refratado e refratado
Reflexão da luz
Raio luminoso atinge superfície refletora e retorna para o meio
Permite que enxerguemos todos os corpos que não produzem luz
Reflexão regular e difusa
Reflexão regular
Raio luminoso obedece às leis da reflexão da luz
Ângulo de incidência = ângulo de reflexão
Raios de luz incidentes e refletidos não formam o mesmo ângulo
Reflexão difusa
Questão 5
Avalie as seguintes afirmativas como verdadeiras ou falsas:
I - Os meios transparentes são meios em que a luz os percorre em trajetórias bem definidas, ou seja, a luz passa por esses meios regularmente.
II - Nos meios translúcidos, a luz não se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, e a luz absorvida é transformada em outras formas de energia.
III - Nos meios opacos, a luz não passa por eles com tanta facilidade como nos meios transparentes: sua trajetória não é regular.
Questão 6
Para que ocorra a reflexão regular da luz, é necessário que:
a) os raios de luz incidente e refletido estejam contidos em planos distintos.
b) os raios de luz incidente e refletido formem ângulos diferentes com relação à normal.
c) os raios de luz incidente e refletido estejam contidos no mesmo plano.
d) os raios de luz incidente e refletido sejam igualmente polarizados.
Princípios da óptica geométrica
1ª lei: Propagação retilínea
2ª lei: Independência
3ª lei: Reversibilidade
Sombra, penumbra e eclipse
Sombra, penumbra e eclipse
Sombra, penumbra e eclipse
Fases da lua
Câmara escura
Questão 7
Um edifício projeta no solo uma sombra de 30 metros. No mesmo instante, um observador toma uma haste vertical de 0,70 m e nota que sua sombra mede 0,50 m. Qual a altura do edifício?
Questão 8
Para determinar a altura de uma torre, um homem de 1,70m mediu o comprimento da sua sombra, de 1m, e da sombra da torre, de 40m. Determine a altura da torre.
Questão 9
Um disco opaco de 10cm de raio é colocado entre uma fonte de luz puntiforme e um anteparo opaco. As distâncias da fonte ao disco e dela ao anteparo são de 1m e 4m. Determine o raio da sombra projetada.
Questão 10
Um objeto linear está situado a 20cm de uma câmara escura de orifício, de comprimento 30cm. Sabendo que a altura da imagem projetada é de 6cm, determine a altura do objeto.
Questão 11
Num quartinho de estudos de um aluno foi instalada uma prateleira horizontal de 60cm de comprimento e fixada acima da mesa. Além disso, foram instaladas duas arandelas. Para que não haja sombra sobre o tampo da mesa, qual a distância mínima de d?
Reflexão regular da luz
Leis da reflexão
1ª: o raio incidente, o raio refletido e a reta normal estão no mesmo plano
2ª: o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência
Questão 12
Na figura temos dois espelhos planos e um raio incidente. Usando as leis da reflexão e a definição de ângulo de incidência e de reflexão, determine:
a) o valor do ângulo de incidência î1 no primeiro espelho;
b) os valores dos ângulos de incidência î2 e de reflexão r2 no segundo espelho; 
c) o valor do ângulo θ entre os dois espelhos. 
Questão 13
Um raio de luz passa por um ponto A, reflete-se em um espelho E e passa por um ponto B, como indica a figura. Calcule:
a) a distância x; 
b) o valor aproximado do ângulo formado entre o raio incidente e o espelho.
Imagem de um objeto puntiforme
Campo visual formado por um observador e um espelho plano
Questão 14
Na figura a seguir, E representa um espelho plano que corta perpendicularmente a página, enquanto O representa um pequeno objeto. A sequência I, II, III, IV e V está localizada atrás do espelho e sequência 1, 2, 3, 4 e 5 indica as posições de cinco observadores.
a) Qual é o ponto que melhor representa a posição da imagem do objeto O formada pelo espelho plano E?
b) Quais observadores conseguem enxergar a imagem de O refletida no espelho?
Imagem de um objeto extenso
Distâncias do objeto e da imagem são iguais
Tamanho do objeto e da imagem são iguais
Imagem direta e enantiomorfas
Questão 15
Um indivíduo de altura H está de pé diante de um espelho retangular e vertical com a base do espelho ficando paralela ao solo. Seja x a distância entre o olho do indivíduo e o solo.
a) Calcule a menor altura h do espelho que permite ao indivíduo enxergar toda a sua imagem.
Questão 15
Um indivíduo de altura H está de pé diante de um espelho retangular e vertical com a base do espelho ficando paralela ao solo. Seja x a distância entre o olho do indivíduo e o solo.
b) Considerando o espelho de altura mínima, determine a distância y entre a base inferior do espelho e o solo, necessária para que o indivíduo possa ver toda a sua imagem.
Questão 16
Um espelho plano de parede será usado pela mãe e pela filha. A mãe tem 1,80m de altura, e a filha, 1,20m. Desprezando a altura da testa de ambas, determine:
a) a distância mínima d, do espelho ao chão. 
b) a altura mínima h, que deverá ter o espelho.
Questão 17
Uma vela está sobre uma mesa, na frente de um espelho plano, inclinado, como representado na figura a seguir. Assinale a alternativa cujo diagrama representa 
corretamente a formação da imagem do objeto, nessa situação. 
Questão 18
O teto de uma sala está a 2,60 m de altura. Nessa sala há uma mesa de 80,0 cm de altura com tampo horizontal espelhado. Uma pessoa sentada à mesa observa a imagem do teto, produzida pelo tampo espelhado da mesa, a uma distância d abaixo do piso da sala. Essa distância d, em metros, é igual a:
Translação de espelhos planos
Mantendo fixo o objeto e deslocando apenas o espelho plano: 
1º) o deslocamento da imagem se dará no mesmo sentido do deslocamento do espelho; 
2º) o deslocamento da imagem será o dobro do deslocamento do espelho. 
Mantendo-se fixo o espelho plano, os deslocamentos do objeto e da imagem serão iguais em módulo, porém terão sentidos opostos. 
Velocidade na translação
Translação simultânea
Passo 1: com o objeto em repouso e a translação do espelho, calculamos a velocidade da imagem e seu deslocamento
Passo 2: com o espelho em repouso e a translação do objeto, calculamos a velocidade da imagem e seu deslocamento
Superpomos os resultados e encontramos a velocidade da imagem e seu deslocamento
Questão 19
Um veículo A move-se com velocidade constante v = 4 m/s (em relação ao solo), afastando-se de um espelho plano E, perpendicular ao solo. Calcule:
a) em relação ao eixo de referência fixo no solo, a velocidade escalar da imagemA’; 
b) o módulo da velocidade relativa do carro em relação à sua imagem A'.
Questão 20
Consideremos um espelho plano E, perpendicular ao solo, que se move com velocidade v = 3 m/s (em relação ao solo), como indica a figura, aproximando-se de um indivíduo P, o qual está fixo em relação ao solo. Calcule:
a) o módulo da velocidade da imagem de P ao solo;
b) o módulo da velocidade da imagem de P ao espelho. 
Questão 21
Um objeto P, pontual, aproxima-se de um espelho plano E com velocidade escalar v = +2,0 m/s, relativa a um referencial fixo no solo. O espelho é, simultaneamente, transladado para a direita, com velocidade escalar v = +3,0 m/s. Determine:
a) a velocidade escalar da imagem em relação ao eixo x de referência;
Questão 21
Um objeto P, pontual, aproxima-se de um espelho plano E com velocidade escalar v = +2,0 m/s, relativa a um referencial fixo no solo. O espelho é, simultaneamente, transladado para a direita, com velocidade escalar v = +3,0 m/s. Determine:
b) a velocidade da imagem em relação ao espelho;
c) a velocidade da imagem em relação ao objeto.
Rotação de espelhos
Rotação de espelhos
O desvio angular do raio refletido é igual ao dobro do ângulo de rotação do espelho.
Deslocamento angular da imagem
O deslocamento angular da imagem é o dobro do ângulo de rotação do espelho.
Velocidade angular da imagem
A velocidade angular da imagem é igual ao dobro da velocidade angular do espelho.
Questão 22
Um raio de luz incide na superfície de um espelho plano MN como nos mostra a figura. O espelho possui uma articulação em M e pode sofrer rotação em qualquer sentido. Determine o desvio angular sofrido pelo raio de luz quando o espelho sofrer uma rotação, nos seguintes casos: 
a) No sentido horário, de 20°.
Questão 22
Um raio de luz incide na superfície de um espelho plano MN como nos mostra a figura. O espelho possui uma articulação em M e pode sofrer rotação em qualquer sentido. Determine o desvio angular sofrido pelo raio de luz quando o espelho sofrer uma rotação, nos seguintes casos: 
b) No sentido horário, de 60°.
Questão 22
Um raio de luz incide na superfície de um espelho plano MN como nos mostra a figura. O espelho possui uma articulação em M e pode sofrer rotação em qualquer sentido. Determine o desvio angular sofrido pelo raio de luz quando o espelho sofrer uma rotação, nos seguintes casos: 
c) No sentido anti-horário, de 30°.
Associação de espelhos planos
Questão 23
Nas figuras abaixo foi colocado um objeto puntiforme luminoso na bissetriz do ângulo entre os dois espelhos E1 e E2. Em cada figura há um ângulo diferente entre os espelhos. Determine o número de imagens formadas em cada caso.
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