Exercícios Física IV lentes, refração, difração, interferencia, fendas simples e duplas

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Exercícios Aula 05 e 06 -/ Física IV 
1) Uma tela de visualização está separada de uma fenda dupla por 4,80 m. A distância entre as duas fendas é de 
0,0300 mm. Uma luz monocromática está direcionada no sentido da fenda dupla e forma um padrão de 
interferência na tela. A primeira onda escura está a 4,50 cm da linha de centro na tela. 
(a) Determine o comprimento de onda da luz. 
(b) Calcule a distância entre as franjas claras adjacentes. 
 
2) Calcule a espessura mínima de um filme de uma bolha de sabão que resulta em interferência construtiva da 
luz refletida se for iluminado com uma luz cujo comprimento de onda é λ = 600 nm. O índice de refração do 
filme de sabão é 1,33. 
 
3) Células solares – dispositivos que geram eletricidade quando expostos à luz do sol – com frequência são 
revestidos com um fino filme transparente de monóxido de silício (SiO, n = 1,45) para minimizar as perdas 
refletivas da superfície. Suponha que uma célula solar de silício (n = 3,5) seja revestida com um fino filme 
de monóxido de silício para este propósito (figura abaixo). Determine a espessura mínima do filme que 
produza a menor reflexão a um comprimento de onda de 550 nm próxima ao centro do espectro visível. 
 
4) Na disposição de duas fendas (figura abaixo), d = 0,150 mm, L= 140 cm, λ= 643 nm e y = 1,80 cm. (a) Qual 
é a diferença de caminho δ para os raios de duas fendas que chegam a P? (b) Expresse esta diferença de 
caminho em termos de λ. (c) P corresponde a um máximo, um mínimo ou a uma condição intermediária? 
Forneça evidências para sua resposta. 
 
5) A intensidade na tela em um certo ponto em um padrão de interferência de fenda dupla é 64,0% do valor 
máximo. (a) Qual a diferença de fase mínima (em radianos) entre as fontes que produzem este resultado? (b) 
Expresse esta diferença de fase como uma diferença do caminho para uma luz de 486,1 nm. 
 
6) Um meio possível de fazer com que um avião fique invisível no radar é revesti-lo com um polímero 
antirreflexo. Se as ondas do radar têm comprimento de onda de 3, 00 cm e o índice de refração do polímero 
é n= 1,50, com que espessura o revestimento deve ser feito? 
 
Exercicios Aula 05/Física IV 
1- Duas lentes convergentes, com distâncias focais de 10 cm e de 20 cm, estão separadas por 20 cm, 
como mostra a figura abaixo, Um objeto está colocado 15 cm diante da primeira lente. Ache a 
posição da imagem final e a ampliação do sistema. 
 
 
 
 
2- Qual a ampliação máxima de uma lupa que tem distância focal de 10 cm e qual a ampliação desta 
lente quando a vista estiver relaxada? 
 
3- Em um microscópio do tipo que aparece na figura abaixo, a distância focal da objetiva é 4,00 cm e 
da ocular é 8,00 cm. A distância entre as lentes é 25,0 cm. (a) Qual é o comprimento do tubo, s? (b) 
Se a imagem I da figura está ligeiramente à direita do ponto focal F’1, a que distância da objetiva está 
o objeto? Determine também (c) a ampliação lateral m da objetiva, (d) a ampliação angular mθ da 
ocular e (e) a ampliação total M do microscópio. 
 
 
4- Uma lente é feita de vidro com índice de refração 1,5. Um dos lados é plano e outro é convexo, com 
um raio de curvatura de 20 cm. (a) Determine a distância focal da lente. (b) Se um objeto é colocado 
a 40 cm da lente, qual a localização da imagem? 
 
5- Uma câmera de cinema com uma lente (única) de distância focal 75 mm é usada para filmar uma 
pessoa de 1,80 m de altura a uma distância de 27 m. Qual é a altura da imagem da pessoa no filme? 
 
 
 
Lista exercicios – aula 5 e 6 
1. Estabeleça uma expressão para o espaçamento Δx entre os centros de franjas brilhantes adjacentes, 
para a luz, de comprimento de onda λ. Admita que L>>xm, onde L é a distância das fendas ao 
anteparo e xm é a coordenada do centro de uma franja brilhante em relação ao centro da franja 
brilhante central. (b) Quando se usa uma luz vermelha em um experimento de fenda dupla em que 
L=1,3m e d=0,12mm, constatamos que Δx=7,3mm. Determine o comprimento de onda dessa luz 
vermelha. 
 
2. Em um experimento da fenda dupla λ=488nm, =1,14m e o espaçamento entre as franjas escuras é 
Δx=6,1mm. Qual é o espaçamento entras as fendas. 
 
3. Um tubo de descarga de hidrogênio emite luz no espectro visível em quatro comprimentos de onda 
discretos: a linha Hα em λα=656,3nm, a linha Hβ em λβ=444,1nm e a linha Hδ em λδ=410,2nm. Se um 
feixe colimado de luz de um tubo de descarga de hidrogênio incide normalmente em uma rede de 
difração com espaçamento de fendas de 1,9µm, quais são os ângulos que localizam os máximos de 
primeira e de segunda ordem para essas linhas de hidrogênio. 
 
4. Para reduzir a reflexão de uma superfície ótica, como a superfície de uma lente, a superfície é em 
geral revestida por uma película fina. Suponha que uma lente de vidro (1,5) seja revestida com uma 
película fina de MgF2(n=1,38). Determine a espessura mínima de um revestimento que minimize a 
reflexão para a incidência normal da luz próxima ao centro do espectro visível, digamos λ=550nm. 
 
5. Uma película fina de água (n=1,33) sobre uma superfície plana de vidro (n=1,50) é iluminada por um 
feixe de luz que incide normalmente. A luz no feixe é monocromática. Mas o comprimento de onda 
pode ser variado. `medida que o comprimento de onda é variado continuamente, a intensidade 
refletida varia de um mínimo em λ=530nm até um máximo em λ=790nm. Qual é a espessura da 
película? 
 
6. A largura Δx do máximo central (distancia entre os mínimos de m=1) em um padrão de fenda única é 
de 5,4mm. A luz tem um comprimento de onda λ=584 nm e a tela está a 1,31 m da fenda. Qual a 
largura da fenda? 
 
7. Duas estrelas, cada uma produzindo aproximadamente a mesma intensidade de luz na Terra, têm 
uma separação angular de 7µrad. Se a luz das estrelas tem um comprimento e onda médio de 600 
nm, qual é o diâmetro mínimo de abertura necessário para resolvê-las? 
 
8. Qual é o ângulo de polarização para um feixe que incide do ar sore a superfície da água (n=1,33) 
 
 
9. Um feixe de luz refletido da superfície de um meio transparente é completamente polarizado quando 
o ângulo de reflexão é de 1,1rad. Qual é o ângulo de refração. 
 
10. O feixe de uma lanterna incide do ar sobre uma folha de plástico. Constata-se que a luz refletida é 
completamente polarizada quando o ângulo de incidência é 0,89 rad. Qual é o índice de refração do 
plástico?