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Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 1 de 31 1. (Unesp 2021) Em uma barbearia existem dois espelhos planos verticais, paralelos e distantes 3 m um do outro, com a face refletora de um voltada para a face refletora do outro. Um cliente está sentado de frente para um deles, a de distância dele. Na figura, fora de escala, pode-se notar a infinitude de imagens geradas devido a reflexões sucessivas nesses espelhos. Nessa situação, considerando as distâncias informadas e as características das imagens formadas por espelhos planos, a distância entre a cabeça do cliente, indicada pela seta azul na figura, e a imagem da sua cabeça, indicada pela seta vermelha, é de a) b) c) d) e) 2. (Unesp 2021) A figura representa um feixe formado por dois raios de luz monocromática, um azul e um vermelho, que se propagam juntos pelo ar em uma direçăo definida pela reta e incidem, no ponto P, sobre uma lâmina de faces paralelas constituída de vidro homogêneo e transparente. Após atravessarem a lâmina, os dois raios de luz emergem separados e voltam a se propagar pelo ar. Sendo e os índices de refraçăo absolutos do vidro para as cores azul e vermelha, respectivamente, e sabendo que a figura que melhor representa a propagaçăo desses raios pelo ar após emergirem da lâmina de vidro é: a) b) c) d) Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 2 de 31 e) 3. (Uece 2020) Uma pessoa observa a linha do horizonte no mar a partir de um edifício alto. O olho do observador está a uma altura do solo e a terra pode ser considerada, de modo simplificado, como uma esfera de raio Desprezando-se as limitações ópticas do olho humano, é correto concluir que a maior distância, na superfície do mar, que poderia ser vista pelo observador, medida em linha reta a partir de seu olho, é a) b) c) d) 4. (Uece 2020) Considere um raio de luz que incide sobre um espelho, do tipo construído por uma chapa de vidro de faces paralelas, sendo uma delas coberta por uma tinta metálica reflexiva. Suponha que o raio incidente é parcialmente refletido na primeira superfície da chapa, refrata dentro do vidro, reflete na superfície metálica e faz seu caminho de volta ao ar. Dessa forma, o raio que incidiu com um certo ângulo produz dois raios de volta ao ar. Os ângulos que esses dois raios fazem com a normal ao espelho são iguais a a) zero. b) c) d) 5. (Fgv 2020) Um objeto realiza movimento harmônico simples, de amplitude e frequência em frente a um espelho esférico convexo, deslocando-se sobre o eixo principal do espelho. O movimento da imagem desse objeto, observado no espelho, apresentará, em relação ao movimento do objeto, a) mesma frequência e maior amplitude. b) frequência e amplitude menores. c) frequência e amplitude maiores. d) mesma frequência e menor amplitude. e) mesma frequência e mesma amplitude. 6. (Fgv 2020) A figura mostra um raio de luz monocromática que incide na face de um prisma de vidro que se encontra mergulhado na água. A direção do raio incidente é perpendicular à face do prisma. Os índices de refração absolutos do vidro e da água, para a frequência da luz do raio incidente, valem, respectivamente, e Ao incidir na superfície do prisma, o raio de luz sofrerá a) reflexão total, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração. b) reflexão total se o ângulo for maior do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro. c) reflexão total se o ângulo for menor do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro. d) refração, pois a direção de propagação do raio é perpendicular à face oposta à de incidência. e) refração, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração. 7. (Esc. Naval 2020) Uma fonte luminosa puntiforme é colocada no fundo de um aquário que contém uma substância desconhecida. Na superfície de separação entre o ar e essa substância, há um disco de material opaco posicionado de forma que seu centro esteja alinhado verticalmente com a fonte conforme figura abaixo. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 3 de 31 O valor do raio do disco para que nenhum raio luminoso vindo da fonte consiga emergir para o ar é Analisando essas condições, qual o valor do índice de refração dessa substância e a profundidade em metros, da fonte, respectivamente. (Dados: a) e b) e c) e d) e e) e 8. (Ita 2020) Dois raios luminosos paralelos e simétricos em relação ao eixo óptico, interdistantes de devem ser focado sem um ponto no interior de um bloco transparente, a de sua superfície, conforme mostra a figura. Para tal, utiliza-se uma lente delgada convergente com distância focal de Considerando que o bloco tem índice de refração a distância entre o vértice da lente e a superfície do bloco deve ser ajustada para a) b) c) d) e) 9. (Unicamp 2020) A lupa é um instrumento óptico simples formado por uma única lente convergente. Ela é usada desde a Antiguidade para observar pequenos objetos e detalhes de superfícies. A imagem formada pela lupa é direta e virtual. Qual figura abaixo representa corretamente o traçado dos raios luminosos principais provenientes de um determinado ponto de um objeto observado por uma lupa? Nessas figuras, e representam os pontos focais, o objeto e a imagem. a) Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 4 de 31 b) c) d) 10. (Ufrgs 2020) Na figura abaixo, e representam três diferentes posições de um objeto real, e é uma lente, imersa no ar, cuja distância focal coincide com a distância da posição à lente. As setas 1, 2 e 3 representam imagens do objeto, formadas pela lente. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A lente é __________, e as imagens do objeto quando colocado nas posições e são, respectivamente, __________. a) convergente − 1, 2 e 3 b) divergente − 1, 2 e 3 c) convergente – 2, 3 e 1 d) divergente − 3, 2 e 1 e) convergente − 3, 2 e 1 11. (Unesp 2020) Em uma atividade de sensoriamento remoto, para fotografar determinada região da superfície terrestre, foi utilizada uma câmera fotográfica constituída de uma única lente esférica convergente. Essa câmera foi fixada em um balão que se posicionou, em repouso, verticalmente sobre a região a ser fotografada, a uma altura h da superfície. Considerando que, nessa atividade, as dimensões das imagens nas fotografias deveriam ser vezes menores do que as dimensões reais na superfície da Terra e sabendo que as imagens dos objetos fotografados se formaram a da lente da câmera, a altura h em que o balão se posicionou foi de a) b) c) d) e) 12. (Uece 2019) A energia solar fotovoltaica é uma das fontes de energia em franca ascensão no Brasil. Dentre os diversos componentes de um sistema solar fotovoltaico, destaca-se o painel solar. De modo simplificado, esse componente é constituído por uma camada de vidro para proteção mecânica, seguida de uma camada formada por células solares e uma última camada, na parte inferior, também para proteção e isolamento. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 5 de 31 Sendo o vidro um material semitransparente, um raio solar que chega ao painel é a) parcialmente refletido e totalmente refratado pelo vidro. b) parcialmente refletido e parcialmente refratado pelo vidro. c) totalmente refratado pelo vidro. d) totalmente refletido pelo vidro. 13. (Uece 2019) Considere um espelho plano feito devidro com índice de refração e assuma que o índice de refração do ar é Um raio de luz incide sobre o espelho e é refletido. O ângulo de incidência e o ângulo de reflexão estão sempre relacionados por a) b) c) d) 14. (Ufrgs 2019) Na figura abaixo, representa um objeto puntual luminoso, representa um espelho plano e um observador. A imagem do objeto está corretamente posicionada no ponto a) b) c) d) e) 15. (Fatec 2019) A figura apresenta a obra de litogravura “Mão com esfera refletora” (1935), do artista gráfico holandês Maurits Cornelis Escher (1898–1972), que se representou por uma imagem refletida em uma esfera. Sendo o artista o objeto refletido na superfície dessa esfera, podemos afirmar corretamente, sobre essa imagem formada, que se a) assemelha à classificação exata de uma imagem observada em uma lente delgada convergente. b) assemelha à classificação exata de uma imagem observada em um espelho côncavo. c) classifica em menor, direita e real. d) posiciona entre o foco e o vértice da face refletora. e) posiciona entre o raio de curvatura e o vיrtice da face refletora. 16. (Mackenzie 2019) Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 6 de 31 O espelho bucal, utilizado por dentistas, é um instrumento que pode ser feito com um espelho plano ou esférico. Um dentista, a fim de obter uma imagem ampliada de um dente específico, deve utilizar um espelho bucal a) côncavo, sendo colocado a uma distância do dente menor que a distância focal. b) côncavo, sendo colocado a uma distância do dente entre o foco e o centro de curvatura. c) convexo, sendo colocado a uma distância do dente entre o foco e o centro de curvatura. d) plano. e) convexo, sendo colocado a uma distância do dente menor que a distância focal. 17. (Ita 2019) A imagem de um objeto formada por um espelho côncavo mede metade do tamanho do objeto. Se este é deslocado de uma distância de 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) b) c) d) e) 18. (Unesp 2019) Ao meio-dia, a areia de um deserto recebe grande quantidade de energia vinda do Sol. Aquecida, essa areia faz com que as camadas de ar mais próximas fiquem mais quentes do que as camadas de ar mais altas. Essa variação de temperatura altera o índice de refração do ar e contribui para a ocorrência de miragens no deserto, como esquematizado na figura 1. Para explicar esse fenômeno, um professor apresenta a seus alunos o esquema da figura 2, que mostra um raio de luz monocromático partindo do topo de uma palmeira, dirigindo-se para a areia e sofrendo refração rasante na interface entre as camadas de ar e Sabendo que nesse esquema as linhas que delimitam as camadas de ar são paralelas entre si, que e são os índices de refração das camadas e e sendo o ângulo de incidência do raio na camada o valor de é a) b) c) d) e) 19. (Esc. Naval 2019) Analise a figura abaixo. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 7 de 31 Um raio luminoso, emitido por uma fonte localizada no ponto sobre o eixo central de uma fibra ótica cilíndrica de raio deve ser totalmente refletido internamente na interface com o meio externo (ar, índice de refração A fibra é composta por duas camadas concêntricas de índices de refração (camada interna) e (camada mais interna). Para que isso ocorra, o menor ângulo de incidência (ver figura), em graus, e o índice de refração poderiam ser, respectivamente: a) e b) e c) e d) e e) e 20. (Mackenzie 2019) A flor Vitória Régia em um lago amazonense calmo A vitória régia é uma flor da Amazônia que tem forma de círculo. Tentando guardar uma pepita de ouro, um índio a pendurou em um barbante prendendo a outra extremidade bem no centro de uma vitória régia de raio dentro da água de um lago amazonense muito calmo. Considerando-se o índice de refração do ar igual a o da água e o comprimento do barbante, depois de amarrado no centro da flor e solto, pode-se afirmar que o valor de de modo que, do lado de fora do lago, ninguém consiga ver a pepita de ouro é: a) b) c) d) e) 21. (Fatec 2019) 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”. KIRK, Tim. Physics for the IB Diploma. Oxford University Press, 2003. Livre tradução. 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. 22. (Ufpr 2019) Um dado meio tem um νndice de refraηγo Um outro meio tem um νndice de refraηγo Assinale a alternativa que expressa corretamente a relaηγo entre os mσdulos das velocidades da luz nos dois meios, quando a) b) c) d) e) 23. (Uece 2019) Dentre muitas aplicações, Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 8 de 31 a energia solar pode ser aproveitada para aquecimento de água. Suponha que para isso seja utilizada uma lente delgada para concentrar os raios solares em um dado ponto que se pretende aquecer. Assuma que os raios incidentes sejam paralelos ao eixo principal. Um tipo de lente que pode ser usada para essa finalidade é a lente a) divergente e o ponto de aquecimento fica no foco. b) convergente e o ponto de aquecimento fica no vértice. c) convergente e o ponto de aquecimento fica no foco. d) divergente e o ponto de aquecimento fica no vértice. 24. (Unicamp 2019) As cirurgias corretivas a laser para a visão estão cada vez mais eficientes. A técnica corretiva mais moderna é baseada na extração de um pequeno filamento da córnea, modificando a sua curvatura. No caso de uma cirurgia para correção de miopia, o procedimento é feito para deixar a córnea mais plana. Assinale a alternativa que explica corretamente o processo de correção da miopia. a) Na miopia, a imagem do ponto remoto se forma antes da retina e a cirurgia visa a aumentar a distância focal da lente efetiva do olho. b) Na miopia, a imagem do ponto remoto se forma depois da retina e a cirurgia visa a aumentar a distância focal da lente efetiva do olho. c) Na miopia, a imagem do ponto remoto se forma depois da retina e a cirurgia visa a diminuir a distância focal da lente efetiva do olho. d) Na miopia, a imagem do ponto remoto se forma antes da retina e a cirurgia visa a diminuir a distância focal da lente efetiva do olho. 25. (Ita 2019) Em férias no litoral, um estudante faz para um colega as seguintes observações: I. A luz solar consiste de uma onda eletromagnética transversal, não polarizada e policromática. II. A partir de um certo horário, toda a luz solar que incide sobre o mar sofre reflexão total. III. A brisa marítima é decorrente da diferença entre o calor específico da areia e o da água do mar. A respeito dessas observações, é correto afirmar que a) todas são verdadeiras. b) apenas I é falsa. c) apenas II é falsa. d) apenas III é falsa. e) há mais de uma observação falsa. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:Física para poetas O ensino da física sempre foi um grande desafio. Nos últimos anos, muitos esforços foram feitos com o objetivo de ensiná-la desde as séries iniciais do ensino fundamental, no contexto do ensino de ciências. Porém, como disciplina regular, a física aparece no ensino médio, quando se torna “um terror” para muitos estudantes. 1Várias pesquisas vêm tentando identificar quais são as principais dificuldades do ensino de física e das ciências em geral. Em particular, a queixa que sempre se detecta é que 2os estudantes não conseguem compreender a linguagem matemática na qual, muitas vezes, os conceitos físicos são expressos. Outro ponto importante é que as questões que envolvem a física são apresentadas fora de uma contextualização do cotidiano das pessoas, o que dificulta seu aprendizado. Por fim, existe uma enorme carência de professores formados em física para ministrar as aulas da disciplina. As pessoas que vão para o ensino superior e que não são da área de ciências exatas praticamente nunca mais têm contato com a física, da mesma maneira que os estudantes de física, engenharia e química poucas vezes voltam a ter contato com a literatura, a história e a sociologia. É triste notar que 3a especialização na formação dos indivíduos costuma deixá-los distantes de partes importantes da nossa cultura, da qual as ciências físicas e as humanidades fazem parte. Mas vamos pensar em soluções. Há alguns anos, 4ofereço um curso chamado “Física para poetas”. A ideia não é original – ao contrário, é muito utilizada em diversos países e aqui mesmo no Brasil. Seu objetivo é apresentar a física sem o uso da linguagem matemática e tentar mostrá-la próxima ao cotidiano das pessoas. Procuro destacar a beleza dessa ciência, associando-a, por exemplo, à poesia e à música. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 9 de 31 Alguns dos temas que trabalho em “Física para poetas” são inspirados nos artigos que publico. Por exemplo, 5“A busca pela compreensão cósmica” é uma das aulas, na qual apresento a evolução dos modelos que temos do universo. Começando pelas visões místicas e mitológicas e chegando até as modernas teorias cosmológicas, falo sobre a busca por responder a questões sobre a origem do universo e, consequentemente, a nossa origem, para compreendermos o nosso lugar no mundo e na história. Na aula “Memórias de um carbono”, faço uma narrativa de um átomo de carbono contando sua história, em primeira pessoa, desde seu nascimento, em uma distante estrela que morreu há bilhões de anos, até o momento em que sai pelo nariz de uma pessoa respirando. Temas como astronomia, biologia, evolução e química surgem ao longo dessa aula, bem como as músicas “Átimo de pó” e “Estrela”, de Gilberto Gil, além da poesia “Psicologia de um vencido”, de Augusto dos Anjos. Em “O tempo em nossas vidas”, apresento esse fascinante conceito que, na verdade, vai muito além da física: está presente em áreas como a filosofia, a biologia e a psicologia. Algumas músicas de Chico Buarque e Caetano Veloso, além de poesias de Vinicius de Moraes e Carlos Drummond de Andrade, ajudaram nessa abordagem. Não faltou também “Tempo Rei”, de Gil. A arte é uma forma importante do conhecimento humano. Se músicas e poesias inspiram as mentes e os corações, podemos mostrar que a ciência, em particular a física, também é algo inspirador e belo, capaz de criar certa poesia e encantar não somente aos físicos, mas a todos os poetas da natureza. ADILSON DE OLIVEIRA Adaptado de cienciahoje.org.br, 08/08/2016. 26. (Uerj 2019) Considera-se a morte de uma estrela o momento em que ela deixa de emitir luz, o que não é percebido de imediato na Terra. A distância das estrelas em relação ao planeta Terra é medida em anos- luz, que corresponde ao deslocamento que a luz percorre no vácuo durante o período de um ano. Admita que a luz de uma estrela que se encontra a anos-luz da Terra se apague. O tempo para que a morte dessa estrela seja visível na Terra equivale à seguinte ordem de grandeza, em meses: a) b) c) d) 27. (Uece 2018) Em espelhos planos, e no contexto da óptica geométrica, o fenômeno comumente observado com raios de luz é a a) reflexão. b) refração. c) difração. d) interferência. 28. (Uece 2018) Dois espelhos planos são dispostos paralelos um ao outro e com as faces reflexivas viradas uma para outra. Em um dos espelhos incide um raio de luz com ângulo de incidência de Considerando que haja reflexão posterior no outro espelho, o ângulo de reflexão no segundo espelho é a) b) c) d) 29. (Mackenzie 2018) ESPELHO DE ARQUIMEDES – O raio da Morte! A época era aproximadamente 200 a.C., o local, a cidade-estado de Siracusa, Sicília, nas Grandes Guerras Púnicas. Os contadores da história foram, dentre outros, Tzestes e Luciano de Samosata em sua obra Hippias. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 10 de 31 Eles contaram que já naquela época o “cientista bélico” Arquimedes teria inventado várias armas de guerra, incluindo catapultas, a terrível “Mão de Ferro” (um guindaste que pegava os navios e os levantava), um “Canhão a Vapor” e aquilo que ficou conhecido como o “Raio da Morte” ou “Raio de Calor”. O “Raio da Morte” era, na realidade, a concentração dos raios de luz, advindos do sol, refletidos em um sistema formado por inúmeros espelhos, formando o que seria um poderoso espelho esférico côncavo. Considerando-se ser o eixo principal deste espelho paralelo ao horizonte; a distância do vértice do espelho ao ponto de concentração máxima (ponto de queima) dos raios, e altura do ponto de queima ao eixo principal, afirma-se corretamente que o raio de curvatura do espelho esférico é fornecido pela expressão a) b) c) d) e) 30. (Ita 2018) Dois espelhos esféricos interdistantes de um côncavo, e outro convexo, são dispostos coaxialmente tendo a mesma distância focal de Uma vela é colocada diante dos espelhos perpendicularmente ao eixo principal, de modo que suas primeiras imagens conjugadas por e tenham o mesmo tamanho. Assinale a opção com as respectivas distâncias, em cm, da vela aos espelhos e a) e b) e c) e d) e e) e 31. (Unicamp 2018) 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 e o valor do índice de refração do acrílico é de a) b) c) d) 32. (Ufrgs 2018) Um feixe de luz monocromática, propagando-se em um meio transparente com índice de refração incide sobre a interface com um meio, também transparente, com índice de refração Considere e respectivamente, os ângulos de incidência e de refração do feixe luminoso. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 11 de 31 Haverá reflexão total do feixe incidente se __________ e se o valor do ângulo de incidência for tal que __________. a) – b) – c) – d) – e) – 33. (Mackenzie 2018) Um raio de luz monocromática de frequência com velocidade que se propaga no ar, cujo índice de refração é igual a incide sobre umalâmina de vidro formando um ângulo com a superfície da lâmina. O seno do ângulo de refração é a) b) c) d) e) 34. (Fgv 2018) São dados os índices de refração absolutos dos seguintes meios ópticos: Um raio de luz monocromática foi emitido sobre um sistema óptico formado por desses meios, obtendo-se a configuração seguinte. I e II são dióptros planos, que separam os meios de e de respectivamente. A possível, correta e respectiva relação entre os meios e é a) água, vidro e ar. b) ar, vidro e vidro c) água, vidro e vidro d) vidro ar e água. e) ar, água e vidro 35. (Unesp 2018) 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. 36. (Unesp 2018) A figura representa um painel colorido e a imagem de parte desse painel, observada através de uma lente convergente, colocada paralelamente à sua frente. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 12 de 31 Considerando que o círculo representa a lente, cuja distância focal é igual a a distância entre o centro óptico da lente e o painel é a) igual a b) maior que c) igual a d) menor que e) maior que e menor que 37. (Uece 2018) Sobre lentes convergentes, é correto afirmar que um raio de luz que incide paralelo ao eixo da lente a) passa pelo foco após a refração. b) passa pelo foco após a difração. c) segue paralelo ao eixo após a refração. d) segue paralelo ao eixo após a difração. 38. (Ufrgs 2018) Muitas pessoas não enxergam nitidamente objetos em decorrência de deformação no globo ocular ou de acomodação defeituosa do cristalino. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados a seguir, na ordem em que aparecem. Para algumas pessoas a imagem de um objeto forma-se à frente da retina, conforme ilustrado na figura I abaixo. Esse defeito de visão é chamado de __________, e sua correção é feita com lentes __________. Em outras pessoas, os raios luminosos são interceptados pela retina antes de se formar a imagem, conforme representado na figura II abaixo. Esse defeito de visão é chamado de __________, e sua correção é feita com lentes __________. a) presbiopia − divergentes − hipermetropia – convergentes b) presbiopia − divergentes − miopia − convergentes c) hipermetropia − convergentes − presbiopia − divergentes d) miopia − convergentes − hipermetropia − divergentes e) miopia − divergentes − hipermetropia − convergentes 39. (Ufrgs 2017) Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge um anteparo, conforme representa a figura (i) abaixo. Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem que contém regiões iluminadas intercaladas, cujas intensidades diminuem a partir da região central, conforme mostra a figura (ii) abaixo. O fenômeno óptico que explica o padrão da imagem formada pela luz é a a) difração. b) dispersão. c) polarização. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 13 de 31 d) reflexão. e) refração. 40. (Uece 2017) Em um espelho plano perfeito incide um raio de luz. O raio que sai do espelho sofre a) refração com ângulo de incidência igual ao de reflexão. b) reflexão com ângulo de incidência maior que o de reflexão. c) reflexão com ângulo de incidência igual ao de reflexão. d) refração com ângulo de incidência maior que o de reflexão. 41. (Uece 2017) Dois espelhos planos são posicionados de modo que façam um ângulo de entre si. Considere que um raio de luz incide em um deles, é refletido e sofre uma segunda reflexão no outro espelho. Assuma que o raio incidente está em um plano perpendicular aos espelhos. O ângulo entre o primeiro raio incidente e o raio que sai do conjunto de espelhos é a) b) c) d) 42. (Unicamp 2017) Em uma animação do Tom e Jerry, o camundongo Jerry se assusta ao ver sua imagem em uma bola de Natal cuja superfície é refletora, como mostra a reprodução abaixo. É correto afirmar que o efeito mostrado na ilustração não ocorre na realidade, pois a bola de Natal formaria uma imagem a) virtual ampliada. b) virtual reduzida. c) real ampliada. d) real reduzida. 43. (Fatec 2017) Durante um ensaio com uma amostra de um material transparente e homogêneo, um aluno do Curso de Materiais da FATEC precisa determinar de que material a amostra é constituída. Para isso, ele utiliza o princípio da refração, fazendo incidir sobre uma amostra semicircular, de raio um feixe de laser monocromático, conforme a figura. Material ar resina policarbonato cristal dopado cristal de titânio cristal de lantânio Utilizando os dados da figura e as informações apresentadas na tabela de referência, podemos concluir corretamente que o material da amostra é Lembre-se de que: a) cristal de lantânio. b) cristal de titânio. c) cristal dopado. d) policarbonato. e) resina. 44. (Unesp 2017) Dentro de uma piscina, Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 14 de 31 um tubo retilíneo luminescente, com de comprimento, pende, verticalmente, a partir do centro de uma boia circular opaca, de de raio. A boia flutua, em equilíbrio, na superfície da água da piscina, como representa a figura. Sabendo que o índice de refração absoluto do ar é e que o índice de refração absoluto da água da piscina é a parte visível desse tubo, para as pessoas que estiverem fora da piscina, terá comprimento máximo igual a a) b) c) d) e) 45. (Ufrgs 2017) Um feixe de luz monocromática atravessa a interface entre dois meios transparentes com índices de refração e respectivamente, conforme representa a figura abaixo. Com base na figura, é correto afirmar que, ao passar do meio com para o meio com a velocidade, a frequência e o comprimento de onda da onda, respectivamente, a) permanece, aumenta e diminui. b) permanece, diminui e aumenta. c) aumenta, permanece e aumenta. d) diminui, permanece e diminui. e) diminui, diminui e permanece. 46. (Ufrgs 2017) Na figura abaixo, representa um objeto real e sua imagem virtual formada por uma lente esférica. Assinale a alternativa que preenche as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Com base nessa figura, é correto afirmar que a lente é __________ e está posicionada __________. a) convergente – à direita de b) convergente – entre e c) divergente – à direita de d) divergente – entre e e) divergente – à esquerda de 47. (Fgv 2017) Uma garota, estudante do ensino médio, dispõe de uma lupa para se entreter. Ela consegue queimar um ponto de uma folha de papel pousada no chão horizontal, com sol a pino, mantendo a lupa paralelamente à folha e a uma altura dela. Desejando obter a imagem direita de uma figura desenhada nessa mesma folha, ampliada duas vezes, ela deverá manter a lupa paralela e a uma distância da folha igual a a) b) c) d) e) 48. (Unesp 2017) No centro de uma placaLista de Exercícios: Física | Óptica Página 15 de 31 de madeira, há um orifício no qual está encaixada uma lente delgada convergente de distância focal igual a Esta placa é colocada na vertical e um objeto luminoso é colocado frontalmente à lente, à distância de No lado oposto, um espelho plano, também vertical e paralelo à placa de madeira, é disposto de modo a refletir a imagem nítida do objeto sobre a placa de madeira. A figura ilustra a montagem. Nessa situação, o espelho plano se encontra em relação à placa de madeira a uma distância de a) b) c) d) e) 49. (Mackenzie 2017) Considere quatro lentes esféricas delgadas de distância focal e A justaposição de duas lentes terá a maior convergência quando associarmos as lentes a) e b) e c) e d) e e) e 50. (Ufpr 2017) O índice de refração absoluto de um meio gasoso homogêneo é Um raio luminoso, proveniente do meio gasoso, incide na superfície de separação entre o meio gasoso e o meio líquido, também homogêneo, cujo índice de refração absoluto é conforme mostrado na figura abaixo. Posteriormente a isso, uma lente com distância focal positiva, construída com material cujo índice de refração absoluto é é colocada, completamente imersa, no meio líquido. Com base nessas informações, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) Se a lente for colocada no meio gasoso, ela será denominada “convergente”. ( ) Quando a lente foi colocada no meio líquido, a sua distância focal passou a ser negativa. ( ) Em qualquer um dos meios, a distância focal da lente não se altera. ( ) O raio luminoso, ao penetrar no meio líquido, afasta-se da normal. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V – F – V – F. b) F – V – F – V. c) V – F – V – V. d) F – F – V – V. e) V – V – F – F. 51. (Unicamp 2016) O Teatro de Luz Negra, típico da República Tcheca, é um tipo de representação cênica caracterizada pelo uso do cenário escuro com uma iluminação estratégica dos objetos exibidos. No entanto, o termo Luz Negra é fisicamente incoerente, pois a coloração negra é justamente a ausência de luz. A luz branca é a composição de luz com vários comprimentos de onda e a cor de um corpo é dada pelo comprimento de onda da luz que ele predominantemente reflete. Assim, um quadro que apresente as cores azul e branca quando iluminado pela luz solar, ao ser iluminado por uma luz monocromática de comprimento de onda correspondente à cor amarela, apresentará, respectivamente, uma coloração Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 16 de 31 a) amarela e branca. b) negra e amarela. c) azul e negra. d) totalmente negra. 52. (Uece 2016) Um raio de luz incide sobre uma chapa de vidro semitransparente com um ângulo de incidência de Percebe- se a saída de três raios da chapa, um devido à reflexão na primeira face, outro pela reflexão na segunda face seguida de retorno para o lado da luz incidente, e o terceiro que passa para o outro lado da chapa (raio transmitido). Sobre os raios é correto afirmar que os dois que saem pelo lado que incide a luz são a) perpendiculares entre si, e o transmitido forma um ângulo de com a normal ao vidro. b) paralelos entre si, e o transmitido é paralelo ao raio incidente. c) paralelos entre si, formando um ângulo de com a normal ao vidro, e o transmitido é paralelo ao incidente. d) paralelos entre si, formando um ângulo de com a normal ao vidro, e o transmitido é perpendicular ao incidente. 53. (Uece 2016) O periscópio é um instrumento ótico de uso bastante difundido em submarinos. O instrumento é utilizado para observação da superfície com o submarino ainda mergulhado. O princípio básico de funcionamento desse instrumento é a reflexão sucessiva da imagem por dois espelhos planos. No caso de um raio de luz horizontal incidir no espelho fora d’água, esse raio é refletido em uma direção vertical e posteriormente refletido pelo espelho no interior do submarino, de modo a sair do periscópio horizontalmente. Supondo que cada espelho absorva do raio de luz incidente, a razão entre a intensidade da luz que incide no instrumento e a que sai do segundo espelho é a) b) c) d) 54. (Uece 2016) Em 27 de setembro último, foi possível a observação, no Brasil, de um eclipse lunar total. Durante esse fenômeno, a sombra projetada na lua pela Terra possui duas partes denominadas umbra e penumbra. A umbra é uma região em que não há iluminação direta do Sol e a penumbra é uma região em que apenas parte da iluminação é bloqueada. A separação entre essas regiões pode ser facilmente explicada com o uso da a) lei de Coulomb. b) ótica geométrica. c) termodinâmica. d) lei da gravitação universal. 55. (Mackenzie 2016) Um objeto extenso de altura está fixo, disposto frontalmente diante de uma superfície refletora de um espelho plano, a uma distância de Aproximando-se o espelho do objeto de uma distância de a imagem conjugada, nessa condição, encontra-se distante do objeto de a) b) c) d) e) 56. (Unesp 2016) Quando entrou em uma ótica para comprar novos óculos, um rapaz deparou-se com três espelhos sobre o balcão: um plano, um esférico côncavo e um esférico convexo, todos capazes de formar imagens nítidas de objetos reais colocados à sua frente. Notou ainda que, ao se posicionar sempre a mesma distância desses espelhos, via três diferentes imagens de seu rosto, representadas na figura a seguir. Em seguida, associou cada imagem vista por ele a um tipo de espelho e classificou-as quanto às suas naturezas. Uma associação correta feita pelo rapaz está indicada na alternativa: a) o espelho é o côncavo e a imagem conjugada por ele é real. b) o espelho é o plano e a imagem conjugada por ele é real. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 17 de 31 c) o espelho é o côncavo e a imagem conjugada por ele é virtual. d) o espelho é o plano e a imagem conjugada por ele é virtual. e) o espelho é o convexo e a imagem conjugada por ele é virtual. 57. (Ufrgs 2016) Observe a figura abaixo. Na figura, representa um espelho esférico côncavo com distância focal de e um objeto extenso colocado a do vértice do espelho. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A imagem do objeto formada pelo espelho é __________, __________ e situa-se a __________ do vértice do espelho. a) real – direita – b) real – invertida – c) virtual – direita – d) virtual – invertida – e) virtual – direita – 58. (Mackenzie 2016) Considere dois meios refringentes e separados por uma superfície plana, como mostra a figura acima. Uma luz monocromática propaga-se no meio com velocidade e refrata-se para o meio propagando-se com velocidade Sendo o índice de refração absoluto do meio e do meio e pode-se afirmar que a) e b) e c) e d) e e) e 59. (Ita 2016) Um tubo de fibra óptica é basicamente um cilindro longo e transparente, de diâmetro d e índice de refração Se o tubo é curvado, parte dos raios de luz pode escapar e não se refletir na superfície interna do tubo. Para que haja reflexão total de um feixe de luz inicialmente paralelo ao eixo do tubo, o menor raio de curvatura interno (ver figura) deve ser igual a a) b) c) d) e) 60. (Uece 2016) Uma escova de dentes tem seu cabo feito de plástico azul, no qual estão presas cerdas de nylon incolor. As pontas das cerdas parecem azuis quando a escova é iluminada com a luzdo dia. O fenômeno ótico responsável principal por essa coloração azul nas pontas das cerdas é denominado a) interferência construtiva. b) reflexão total. c) difração. d) interferência destrutiva. 61. (Esc. Naval 2016) O comprimento de onda da luz amarela de sódio é Considere um feixe de luz amarela de sódio se propagando no ar e incidindo sobre uma pedra de diamante, cujo índice de refração Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 18 de 31 é igual a Quais são o comprimento de onda, em angstroms, e a frequência, em quilo-hertz, da luz amarela de sódio no interior do diamante? Dados: angstrom a) e b) e c) e d) e e) e 62. (Uece 2016) Considere uma lâmpada emitindo luz monocromática sobre a superfície de um tanque com água. A luz que incide sobre a água se propaga até a superfície na forma de um cone com eixo perpendicular à água. Sendo o índice de refração da água superior ao do ar, pode-se afirmar corretamente que o cone de luz dentro da água a) terá a abertura aumentada. b) não sofrerá alterações geométricas. c) terá a abertura diminuída. d) será um feixe cilíndrico. 63. (Fgv 2016) Sabe-se que a luz branca do Sol, após refratar em um prisma de acrílico ou de vidro, dispersa-se em um leque de cores, formando o que se chama de espectro. Na figura, representa-se o prisma por P; a tela em que se vê o espectro, por T; e o meio de onde a luz branca veio, por M. Se M for a) uma lâmpada de gás hidrogênio aquecido e pouco denso, o espectro apresentará linhas coloridas claras de emissão. b) a atmosfera terrestre, considerada fria, o espectro apresentará linhas escuras de absorção. c) um gás fortemente comprimido e muito denso, o espectro tanto poderá ser contínuo como apresentar linhas escuras de emissão. d) a atmosfera saturniana, considerada fria, o espectro tanto poderá ser contínuo como apresentar linhas claras de absorção. e) um líquido aquecido, o espectro apresentará linhas contínuas e escuras de emissão. 64. (Fgv 2016) A figura ilustra uma lente biconvexa de cristal, imersa no ar. O seu eixo óptico principal é E. Considerando satisfeitas as condições de Gauss, a única trajetória correta descrita pelo raio refratado é a da alternativa a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 65. (Mackenzie 2016) Uma lente convergente de distância focal e centro óptico conjuga de um objeto real, uma imagem real, invertida e de mesmo tamanho. Esse objeto encontra-se a) entre o centro óptico e o foco. b) sobre o foco. c) sobre o ponto antiprincipal objeto. d) entre o foco e o ponto antiprincipal objeto. e) antes do ponto antiprincipal objeto. 66. (Uece 2016) Em uma projeção de cinema, de modo simplificado, uma película semitransparente contendo a imagem é iluminada e a luz transmitida passa por uma lente que projeta uma imagem ampliada. Com base nessas informações, pode-se afirmar corretamente que essa lente é a) divergente. b) convergente. c) plana. d) bicôncava. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 19 de 31 67. (Ufpr 2016) Sabe-se que o objeto fotografado por uma câmera fotográfica digital tem vezes o tamanho da imagem nítida formada no sensor dessa câmera. A distância focal da câmera é de Para a resolução desse problema, considere as seguintes equações: e Assinale a alternativa que apresenta a distância do objeto até a câmera. a) b) c) d) e) 68. (Unesp 2016) Dentre as complicações que um portador de diabetes não controlado pode apresentar está a catarata, ou seja, a perda da transparência do cristalino, a lente do olho. Em situações de hiperglicemia, o cristalino absorve água, fica intumescido e tem seu raio de curvatura diminuído (figura 1), o que provoca miopia no paciente. À medida que a taxa de açúcar no sangue retorna aos níveis normais, o cristalino perde parte do excesso de água e volta ao tamanho original (figura 2). A repetição dessa situação altera as fibras da estrutura do cristalino, provocando sua opacificação. (www.revistavigor.com.br. Adaptado.) De acordo com o texto, a miopia causada por essa doença deve-se ao fato de, ao tornar-se mais intumescido, o cristalino ter sua distância focal a) aumentada e tornar-se mais divergente. b) reduzida e tornar-se mais divergente. c) aumentada e tornar-se mais convergente. d) aumentada e tornar-se mais refringente. e) reduzida e tornar-se mais convergente. TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Utilize o enunciado e o gráfico abaixo para responder à(s) questão(ões) a seguir. Um feixe de luz branca incide em uma das faces de um prisma de vidro imerso no ar. Após atravessar o prisma, o feixe emergente exibe um conjunto de raios de luz de diversas cores. Na figura abaixo, estão representados apenas três raios correspondentes às cores azul, verde e vermelha. 69. (Ufrgs 2016) O fenômeno físico responsável pela dispersão da luz branca, ao atravessar o prisma, é chamado a) difração. b) interferência. c) polarização. d) reflexão. e) refração. 70. (Ufrgs 2016) A partir dessa configuração, os raios e correspondem, respectivamente, às cores a) vermelha, verde e azul. b) vermelha, azul e verde. c) verde, vermelha e azul. d) azul, verde e vermelha. e) azul, vermelha e verde. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 20 de 31 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] A imagem da parte de trбs da cabeзa do cliente й feita pelo espelho que estб atrбs dele, fica a do cliente no espelho de trбs. Esta imagem agora serб o objeto para a imagem no espelho da frente que estб a uma distвncia de deste, formando uma imagem, tambйm a Como existe uma distвncia de entre o homem e o espelho da sua frente, a distвncia total atй a sua primeira imagem de costas, neste mesmo espelho й de Resposta da questão 2: [C] Como o índice de refração para a cor azul é maior, o feixe azul deve sofrer um desvio em relação à reta do movimento inicial maior que o feixe vermelho, formando a configuração mostrada abaixo: Resposta da questão 3: [C] Sendo a distância procurada, temos: Resposta da questão 4: [C] Numa superfície perfeitamente lisa, o ângulo de reflexão é igual ao de incidência. Logo, o raio refletido forma o mesmo ângulo com a normal que o raio incidente, ambos iguais a Resposta da questão 5: [D] Como o espelho convexo conjuga uma imagem menor e virtual, o movimento descrito pela imagem terá menor amplitude e mesma frequência do objeto. Resposta da questão 6: [E] Para que ocorra reflexão total, é necessário que o raio de luz parta do meio mais refringente em direção ao menos refringente. Como, para a situação dada, o raio provém da água – cujo índice de refração é menor que o do vidro – em direção ao vidro, ocorrerá refração. Resposta da questão 7: [E] Temos que: E para que o raio não consiga emergir: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 21 de 31 Resposta da questão 8: [E] Do enunciado, podemos desenhar: No temos: Pela Lei de Snell, vem: No temos: Logo, no obtemos: Resposta da questão 9: [A] Considerando as propriedades de propagação dos raios de luz para uma lente convergente, assim como as características da imagem desejada, a alternativa [A] é a única que apresenta corretamente a situação esquematizada. Resposta da questão 10: [B] Como observa-se que todas as imagens das três posições são direitas, virtuais e menores, a lente é divergente, pois é a única com estas características. As imagens dos objetos colocados nas posições e são dadas nas figurasabaixo a partir dos prolongamentos dos raios refratados na lente: Resposta da questão 11: [A] Pelos dados do enunciado, temos: e Logo: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 22 de 31 Resposta da questão 12: [B] Os raios que incidem num material semitransparente são parcialmente refletidos e parcialmente refratados. Resposta da questão 13: [D] Como temos um caso de reflexão no espelho plano, devemos ter que: Resposta da questão 14: [A] De acordo com o desenho abaixo, a imagem é formada pelo prolongamento dos raios refletidos no espelho (raios tracejados). Assim, a imagem do ponto está localizada no ponto1 Resposta da questão 15: [D] A esfera é um espelho esférico convexo, portanto a imagem de um objeto real é sempre: Virtual, direita, menor que o objeto, situada entre o foco e o vértice. Resposta da questão 16: [A] Como a imagem é virtual e maior, o espelho usado tem que ser côncavo, com o objeto colocado entre o foco e o vértice do espelho como ilustrado na figura. Resposta da questão 17: [D] Para se ter uma imagem menor no espelho côncavo, ela deve estar posicionada entre o centro de curvatura e o foco do espelho, e será real e invertida. Portanto, para a primeira situação, temos que Para se ter uma imagem maior que o objeto no espelho côncavo, são possíveis dois casos. Ela pode ser real ou virtual, pode estar invertida ou não. Portanto, para a segunda situação, podemos ter ou Substituindo em para Substituindo em para Como não consta nas alternativas, a única correta é Resposta da questão 18: [E] Os ângulos de refração estão dispostos no diagrama a seguir a partir da figura 2: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 23 de 31 Usando a relação de Snell para as duas interfaces de ar: Para a interface Para a interface Mas, Substituindo a equação (2) na equação (1), temos: Resposta da questão 19: [B] Dada a figura abaixo: Utilizando o seno do ângulo limite no ponto temos: Aplicando a lei de Snell no ponto vem: Como o enunciado pergunta qual dos pares satisfaz as condições do problema, chegamos ao item [B], pois: Resposta da questão 20: [C] A figura ilustra a situação descrita. O ângulo de incidência deve ser o ângulo limite e o ângulo de refração deve ser reto. Aplicando a lei de Snell: Resposta da questão 21: [C] O ângulo crítico é chamado de ângulo limite e o fenômeno em que o raio de luz fica ricocheteando dentro do cabo de fibra óptica é chamado de reflexão total. Resposta da questão 22: [D] O índice de refração do meio é definido como: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 24 de 31 onde velocidade da luz no vácuo (constante); velocidade da luz no meio. Para o meio 2: Aplicando a informação fornecida no enunciado na equação acima: Resposta da questão 23: [C] Deve ser utilizada uma lente convergente, já que esta converge os raios solares (paralelos) para um mesmo ponto (foco). Resposta da questão 24: [A] A miopia consiste na formação da imagem antes da retina, e a sua correção pode se dar com o aumento da distância focal do olho. Resposta da questão 25: [C] [I] Verdadeira. A luz solar é uma onda eletromagnética transversal, cujos campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à sua direção de propagação em planos diversos, o que implica numa característica de não polarização. E como a luz solar (supostamente branca) é constituída pela junção de várias cores, ela é policromática. [II] Falsa. Para que ocorra reflexão total, o raio de luz deve partir do meio mais refringente para o menos refringente. Como não ocorre tal fenômeno. [III] Verdadeira. A diferença entre os calores específicos dos meios faz com que haja diferença nas temperaturas do ar sobre ambos, assim como em suas densidades, fazendo com que o ar sobre a areia suba e o ar sobre a água do mar se desloque para o continente. Resposta da questão 26: [C] Se a estrela está a 7.500 anos-luz, significa que a luz emitida por ela leva 7.500 anos para chegar até nós. Transformando em meses: Resposta da questão 27: [A] Em espelhos planos temos a reflexão especular dos raios de luz. Resposta da questão 28: [A] Construindo os raios incidentes e refletidos: De acordo com a figura, podemos concluir que o ângulo de reflexão no segundo espelho é de Resposta da questão 29: [C] Pelo descrito no enunciado, temos: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 25 de 31 Sabendo que (a distância focal é metade do raio de curvatura) e aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo obtemos: Resposta da questão 30: [B] Sendo a distância do objeto ao espelho temos: Aumento para o espelho Aumento para o espelho Como as imagens de e têm o mesmo tamanho, devemos ter que: (pois e Portanto, as distâncias do objeto aos espelhos e são, respectivamente, e Resposta da questão 31: [A] Dado: Aplicando a lei de Snell: Resposta da questão 32: [E] Usando a Lei de Snell-Descartes: Para a reflexão total, e (ângulo limite). Como Para reflexão total o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo limite, portanto: Resposta da questão 33: [A] Usando a Lei de Snell: Resposta da questão 34: [A] Do meio para o meio o raio de luz se aproximou da normal. Logo: Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 26 de 31 No meio o raio sofreu reflexão no dióptro II. Logo: A única alternativa que condiz com as condições determinadas é a [A]. Resposta da questão 35: [B] O elemento óptico desse espectroscópio pode ser um prisma, que é capaz de provocar o fenômeno da dispersão, conforme ilustra a figura. Para um feixe incidente de luz branca, cada radiação (frequência) segue uma trajetória específica de acordo com o índice de refração do prisma para cada uma dessas radiações. Quanto maior o índice de refração, maior é o desvio. Resposta da questão 36: [C] Como a imagem deve ser real, invertida e de mesmo tamanho do objeto, segue que este deve se encontrar a uma distância do centro da lente (que deve ser convergente). Resposta da questão 37: [A] Ao passar pela lente (de índice de refração distinto do meio), o raio sofre refração; e, ao incidir paralelamente ao eixo, deve passar pelo foco. Resposta da questão 38: [E] A formação de imagens antes da retina é chamada de miopia (1ª lacuna) e depois da retina chama-se hipermetropia (3ª lacuna) e suas correções impõe a utilização de lentes divergentes (2ª lacuna) e convergentes (4ª lacuna). Assim, a alternativa correta é letra [E]. Resposta da questão 39: [A] Questão com texto confuso motivando polêmicas com relação à elaboração e revisão da banca elaboradora da prova. O texto deveria dizer que um feixe de laser atinge um cabelo (e não o contrário) formando uma projeção no anteparo de regiões claras e escuras intercaladas. Este padrão de interferência de uma onda é chamado de difração. Resposta da questão 40: [C] A 2ª Lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência e o de reflexão são congruentes. Resposta da questão 41: [A] ou [D] Gabarito oficial: [A] Gabarito SuperPro®: [A] ou [D] A figura é autoexplicativa, mostrando que, após as duas reflexões, o raio emergente é paralelo ao incidente. Assim: - se forem levadas em conta apenas as direções de propagação, o ângulo é - se for considerado que raio de luz é um segmento de reta orientado, como o raio emergente tem sentido oposto ao do incidente,a resposta é Como o enunciado não é claro, as duas respostas satisfazem. Observação: A questão ficaria melhor, se pedisse o desvio sofrido pelo raio luminoso após as duas reflexões. Nesse caso, a Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 27 de 31 resposta seria não dando margens a dúvidas. Resposta da questão 42: [B] A superfície da bola de Natal comporta-se como um espelho esférico convexo. Como Jerry é um objeto real, sua imagem conjugada pela bola seria: virtual, direita e reduzida, entre a superfície da bola e o seu centro. Resposta da questão 43: [E] Aplicando a Lei de Snell e Descartes, dada no enunciado: Resposta da questão 44: [B] Na figura, o ângulo é o ângulo limite e é o comprimento máximo da parte visível da haste. Aplicando a lei de Snell: Pela relação fundamental da trigonometria: No triângulo retângulo tem-se: Resposta da questão 45: [D] Como o raio refratado se aproxima da normal, o índice de refração do meio 2 é maior que o índice de refração do meio 1, com isso, a velocidade do raio refratado e também o comprimento da onda diminui, mas a frequência da onda permanece inalterada. Resposta da questão 46: [C] A lente é divergente e está posicionada à direita da imagem, com mostra a figura. Resposta da questão 47: [D] Com as informações do texto, conclui-se que a lente é convergente e que a sua distância focal é igual a Para a situação de aumento de imagem podemos retirar a relação entre a distância da imagem e objeto ao centro óptico da lente. Observe que sendo a imagem virtual, a distância da imagem é negativa, resultando: Usando a equação de Gauss das lentes: Substituindo os valores do foco e distância da imagem com o uso das convenções de sinais para essa equação e Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 28 de 31 Resposta da questão 48: [C] Pela equação de Gauss, a distância entre a imagem formada pela lente e a placa de madeira é de: Logo, o espelho plano deverá ser colocado a uma distância de da placa de madeira para refletir sobre ela a imagem formada. Resposta da questão 49: [C] Somando a convergência de cada alternativa, encontraremos que será a maior convergência. Resposta da questão 50: [E] A maioria das alternativas pode ser resolvida analisando-se a equação dos fabricantes de lente ou equação de Halley, que relaciona a vergência de uma lente, com a razão entre os índices de refração da lente e do meio e os raios de curvatura das duas faces da lente: Análise das alternativas: [V] A distância focal da lente colocada no ar é positiva e, portanto, a lente é convergente. Para testar basta usar a parte da equação que dá a razão entre os índices de refração e verificar o sinal. [V] Fazendo o teste dos índices de refração novamente, agora para o caso da lente colocada no líquido: [F] Nos dois casos, a distância focal passa de positiva para negativa, significando uma mudança em seus valores, portanto falsa. [F] Como o raio luminoso incidente parte de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o raio refratado se aproxima da normal. Resposta da questão 51: [B] Como somente incide radiação da cor amarela, - na porção azul, que reflete apenas o comprimento de onda referente a essa radiação, não ocorre reflexão alguma, e ela apresenta coloração negra; - na porção branca, que reflete igualmente todas as radiações, há reflexão somente da radiação amarela e ela apresenta, então, coloração amarela. Resposta da questão 52: [B] Pela primeira lei da reflexão, o ângulo de incidência é igual ao de reflexão. Pelo princípio da reversibilidade, se o ângulo de incidência é e o de refração é se o ângulo de incidência é o ângulo de refração é A figura ilustra a situação, sendo e normais às faces da lâmina. Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 29 de 31 Resposta da questão 53: [B] Se a cada incidência no espelho é perdido da intensidade de luz do raio incidente, então podemos dizer que a intensidade de luz que chega na outra ponta do periscópio é da inicial. Logo: Resposta da questão 54: [B] Com os fundamentos da ótica geométrica conseguimos explicar o porquê do eclipse lunar, bem como da região parcialmente iluminada e da região onde não há iluminação. O principal conceito por trás disto é o da trajetória retilínea da luz. Resposta da questão 55: [C] A distância do objeto à sua imagem em um espelho plano é sempre o dobro da distância entre o objeto e o espelho, portanto ao mover o espelho em direção ao objeto, este fica do espelho distante, logo a sua distância à sua imagem será o dobro deste valor, ou seja, Resposta da questão 56: [C] Para espelhos plano ou esféricos, a imagem de um objeto real é virtual e direita ou é real e invertida. Essa imagem virtual é reduzida no convexo, de mesmo tamanho no plano e ampliada no côncavo. Assim, tem-se: Espelho A convexo, pois a imagem é virtual direita e menor. Espelho B plano, pois a imagem é virtual direita e de mesmo tamanho. Espelho C côncavo, pois a imagem é virtual direita e maior. Resposta da questão 57: [B] Fazendo a construção da imagem para o objeto além do centro de curvatura do espelho, obtemos uma imagem real, invertida e menor conforme a figura abaixo: Observa-se também, que a distância da imagem ao vértice do espelho é de 30 cm, que pode ser comprovada pela equação de Gauss: sendo: Resposta da questão 58: [D] Nota-se que o raio refratado aproxima-se da normal sendo o meio mais refringente que logo a relação entre os índices de refração é: A velocidade de propagação da lua é mais lenta no meio mais refringente, portanto: Resposta da questão 59: [C] Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 30 de 31 Resposta da questão 60: [B] Quando é dito que a escova de dentes é iluminada pela luz do dia, entende-se que é a luz branca. A razão de percebermos a cor azul é que o material que a escova é feita reflete somente a frequência da luz branca referente a cor azul. É dito também no enunciado que as cerdas são incolores (transparentes) e quando a escova é iluminada pela luz do dia, percebe- se estas cerdas na cor azul. Um material que ocorre um fenômeno parecido é a fibra ótica, cujo a qual seu princípio de funcionamento baseia-se no fenômeno da reflexão total. Resposta da questão 61: [A] Da Lei de Snell-Descartes, chegamos a: Em que os termos de índice 1 e 2 se referem ao feixe de luz se propagando no ar e no diamante respectivamente. Substituindo os valores dados no enunciado (com obtemos: Também devemos ter: Substituindo os valores, chegamos à frequência pedida: Resposta da questão 62: [C] Como o índice de refração da água é maior que o índice de refração do ar, pode-se dizer que, após a refração, a luz irá aproximar-se da reta normal à superfície. Diante disto, o cone terá a abertura diminuída. Resposta da questão 63: ANULADA Gabarito Oficial: [B] Gabarito SuperPro®: Anulada (duas respostas possíveis). Para responder a esta questão, deve-se atentar para as leis que regem a espectroscopia, formuladas por Kirchoff: 1. Corpos opacos e quentes com densidades altas produzem espectro contínuo de emissão; 2. Gases quentes e transparentes produzem espectro de linhas brilhantes, chamado espectro de emissão; 3. Gases frios e transparentes que recebe luz de um corpo opaco quente produz espectro de linhas escuras, ou seja, espectro de absorção. Análise das alternativas: [A] Correta. Está de acordo com a lei 2. [B] Correta. Em conformidade com a lei 3. [C] Incorreta.Apresentaria espectro contínuo ou espectro de emissão. [D] Incorreta. O espectro seria contínuo com linhas escuras de absorção. [E] Incorreta. Apresentaria o espectro contínuo. Logo, de acordo com a análise, nota-se a necessidade de anulação da referida questão por ter duas alternativas corretas. Resposta da questão 64: [A] Lista de Exercícios: Física | Óptica Página 31 de 31 A lente biconvexa apresentada possui característica convergente. Com isso, eliminamos as trajetórias II, III e IV, sem este comportamento. Para definir a trajetória correta temos que atentar para o caminho do raio luminoso ao atravessar um meio menos refringente para um mais refringente e vice-versa. Na passagem da luz pela primeira lente, o raio luminoso se aproxima da normal, depois ao passar pelo ar interno o raio se afasta da normal, repetindo o comportamento na segunda lente. Assim, o raio correto é o da trajetória I. Resposta da questão 65: [C] Para resolver o problema, utilizamos a equação de Gauss para as lentes: , em que: distância focal da lente (positiva); distância da imagem ao centro óptico (para imagem real esse valor é positivo); distância do objeto ao centro óptico (positiva). Como a imagem é do mesmo tamanho que o objeto, temos Substituindo na equação de Gauss: Logo, o objeto está sobre o ponto antiprincipal objeto da lente. Resposta da questão 66: [B] Para que uma lente conjugue uma imagem em uma tela (imagem real), esta só pode ser uma lente convergente. Resposta da questão 67: [A] O sensor da câmera capta uma imagem real. Assim, o aumento linear transversal é Das equações dadas: Resposta da questão 68: [E] Considerando o cristalino uma lente biconvexa simétrica e que as duas faces estejam em contato como o mesmo meio, pela equação do fabricante de lente, tem-se: A distância focal é diretamente proporcional ao raio de curvatura. Assim, se o raio de curvatura diminui, o cristalino tem sua distância focal reduzida. Da equação da vergência, a vergência é inversamente proporcional à distância focal. Então, se a distância focal é reduzida, o cristalino torna-se mais convergente. Resposta da questão 69: [E] A dispersão da luz ao atravessar o prisma é devido ao fenômeno da refração, em que um feixe de luz ao mudar de meio, sofre alteração na sua velocidade de propagação com a manutenção de sua frequência. Resposta da questão 70: [A] Considerando os desvios sofridos pela luz para atravessar o prisma, para frequências maiores este desvio é também maior, sendo assim, a luz vermelha sofre o menor desvio enquanto a luz azul tem o maior desvio entre as cores mencionadas. Portanto os raios marcados com os números 1, 2 e 3 pertencem, respectivamente, às cores vermelha, verde e azul.