FÍSICA ÓTICA E PRINCÍPIOS DE FÍSICA MODERNA

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Apol 1
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Dois alto-falantes pequenos A e B, afastados um do outro por 1,40m, estão enviando som com comprimento de onda de 34cm em todas as direções e todos em fase. Uma pessoa no ponto P parte equidistante dos dois alto-falantes e caminha de modo que esteja sempre a 1,5m do alto falante B. Para quais valores de x o som que essa pessoa escuta será (a) construtivo, (b) destrutivo? Limite sua solução aos casos onde x≤1,50mx≤1,50m.
Nota: 20.0
	
	A
	construtiva: 1,5m; 1,16m; 0,82m; 0,48m; 0,14m.
destrutiva: 1,33m; 0,99m; 0,65m; 0,31m.
Você acertou!
Para interferência construtiva temos a condição 1,5−x=mλ1,5−x=mλ, então
x0=1,5mx0=1,5m
x1=1,5−1⋅0,34=1,16mx1=1,5−1⋅0,34=1,16m
x2=1,5−2⋅0,34=0,82mx2=1,5−2⋅0,34=0,82m
x3=1,5−3⋅0,34=0,48mx3=1,5−3⋅0,34=0,48m
x4=1,5−4⋅0,34=0,14mx4=1,5−4⋅0,34=0,14m
Para interferência construtiva temos a condição 1,5−x=(m+1/2)λ1,5−x=(m+1/2)λ, então
x0=1,5−(0−1/2)⋅0,34=1,33mx0=1,5−(0−1/2)⋅0,34=1,33m
x1=1,5−(1−1/2)⋅0,34=0,99mx1=1,5−(1−1/2)⋅0,34=0,99m
x2=1,5−(2−1/2)⋅0,34=0,65mx2=1,5−(2−1/2)⋅0,34=0,65m
x3=1,5−(3−1/2)⋅0,34=0,31mx3=1,5−(3−1/2)⋅0,34=0,31m
	
	B
	construtiva: 1,4m; 1,13m; 0,87m; 0,42m; 0,11m.
destrutiva: 1,23m; 0,59m; 0,35m; 0,11m.
	
	C
	construtiva: 1,55m; 1,06m; 0,72m; 0,44m; 0,11m.
destrutiva: 1,37m; 0,92m; 0,55m; 0,21m.
	
	D
	construtiva: 1,59m; 1,13m; 0,72m; 0,58m; 0,24m.
destrutiva: 1,35m; 0,95m; 0,45m; 0,21m.
Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma luz coerente com comprimento de onda de 450nm450nm incide sobre uma fenda dupla. Em um anteparo a 1,80m1,80m de distância, a distância entre as franjas escuras é 3,90mm3,90mm. Qual é o espaçamanto entre as fendas?
Nota: 20.0
	
	A
	0,103 mm
	
	B
	0,114mm0,114mm
	
	C
	0,146mm0,146mm
	
	D
	0,207mm0,207mm
Você acertou!
dsenθ1=(m+1/2)λdsenθ1=(m+1/2)λ
dsenθ2=(m+1/2+1)λdsenθ2=(m+1/2+1)λ
subtraindo
d(senθ2−senθ1)=λd(senθ2−senθ1)=λ
a partir da trigonometria 
tanθ1≃senθ1=y/Ltanθ1≃senθ1=y/L
tanθ2≃senθ2=(y+x)/Ltanθ2≃senθ2=(y+x)/L
subtraindo
senθ2−senθ1=x/Lsenθ2−senθ1=x/L
com isso
dx/L=λdx/L=λ
substituindo os valores encontramos o resultado 
d=1,80.450×10−90,0039=0,000207m=0,207mmd=1,80.450×10−90,0039=0,000207m=0,207mm
Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma luz coerente com comprimento de onda de 400nm400nm passa por duas fendas muito estreitas que estão separadas por 0,2mm0,2mm, e o padrão de interferência é observado sobre um anteparo a 4m4m das fendas. (a) Qual é a largura da máxima interferência central? (b) Qual é a largura da franja brilhante de primeira ordem?
Nota: 0.0
	
	A
	0,008m0,008m e 0,008m0,008m
A partir da equação do mínimo dsenθ=(m+1/2)λdsenθ=(m+1/2)λ obetmos a largura do máximo central
dsenθ=λ/2→senθ=λ/2ddsenθ=λ/2→senθ=λ/2d
através da trigonometria temos tgθ≃senθ=y/L→y=λL/2d=0,004mtgθ≃senθ=y/L→y=λL/2d=0,004m
devido à simetria da figura esse valor deve ser multiplicado por um fator dois, o que resulta 0,008m0,008m
A posição do primeiro mínimo e do segundo mínimo fornecem
dsenθ0=λ/2dsenθ0=λ/2
dsenθ1=3λ/2dsenθ1=3λ/2
subtraindo obtemos d(senθ1−senθ0)=λd(senθ1−senθ0)=λ
da trigonometria temos
senθ0=y0/Lsenθ0=y0/L
senθ1=y1/Lsenθ1=y1/L
subtraindo teremos (senθ1−senθ0)=(y1−y0)/L(senθ1−senθ0)=(y1−y0)/L
substituindo encontramos
y1−y0=Lλ/d=0,008my1−y0=Lλ/d=0,008m
	
	B
	0,004m0,004m e 0,008m0,008m
	
	C
	0,004m0,004m e 0,004m0,004m
	
	D
	0,008m0,008m e 0,004m0,004m
Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma luz coerente que contém dois comprimentos de onda 660nm e 470nm, passa por duas fendas estreitas separadas por 0,3mm, e a figura de interferência pode ser vista sobre um anteparo a 4m das fendas. Qual é a distância no anteparo entre as primeiras franjas brilhantes dos dois comprimentos de onda?       
Nota: 20.0
	
	A
	2,52mm
Você acertou!
Devemos encontrar o angulo teta para o primeiro maximo de cada um dos comprimentos de onda. Isso pode ser obtido através da equação dsenθ=mλdsenθ=mλ, assim
θ1=arcsen(mλ1/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ1/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3rad
θ2=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅470×10−9/0,3×10−3)=1,57×10−3radθ2=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅470×10−9/0,3×10−3)=1,57×10−3rad
a posição de cada uma das franjas na tela pode ser obtida através da função tangente, tgθ=y/Ltgθ=y/L, então
y1=tgθ1L=tg(2,2×10−3)⋅4=8,8×10−3y1=tgθ1L=tg(2,2×10−3)⋅4=8,8×10−3
y2=tgθ2L=tg(1,57×10−3)⋅4=6,28×10−3y2=tgθ2L=tg(1,57×10−3)⋅4=6,28×10−3
portanto, a distância entre as franjas será 2,52mm
	
	B
	3,32mm
	
	C
	2,32mm
	
	D
	1,89mm
Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
As fontes coerentes A e B emitem ondas eletromagnéticas com comprimento de onda de 2cm. O ponto P está a 4,86m de A e a 5,24m de B. Qual é a diferença de fase em P entre essas duas ondas?  
Nota: 20.0
	
	A
	119,38rad
Você acertou!
Devemos calcular a diferença de percurso entre as ondas, ou seja
5,24-4,86=0,38m.
A diferença de fase pode ser encontrada através de uma regra de três, tal que
δ=Δx⋅2π/λ=0,38⋅2π/0,02=119,38radδ=Δx⋅2π/λ=0,38⋅2π/0,02=119,38rad
	
	B
	111,23 rad
	
	C
	97,36rad
	
	D
	127,03rad
Apol 2
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
A película de uma bolha de sabão tem o mesmo índice de refração da água, ou seja, n=1,33. Na parte interna e na parte externa da bolha existe ar. (a) Qual é o comprimento de onda (no ar) da luz mais fortemente refletida em um ponto em que a espessura da película é igual a 290nm? A que cor isso corresponde? (b) Repita o item (a) cosiderando a espessura da película igual a 340nm.  
Nota: 20.0
	
	A
	514nm (verde), 603nm (laranja)
Você acertou!
Os feixes que se interferem exibem uma diferença de fase de meio comprimento de onda. Sendo assim, a equação para interferência construtiva será λar=4tnbolha/(2m+1)λar=4tnbolha/(2m+1)
	
	B
	520nm (verde), 623nm (laranja)
	
	C
	501nm (verde), 624nm (laranja)
	
	D
	432nm (verde), 587nm (laranja)
Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
A distância entre dois satélites a uma altitude de 1200km é 28km. Se eles enviam micro-ondas de 3,6cm, qual é o diâmetro necessário (pelo critério de Rayleigh) para que uma antena em forma de prato seja capaz de resolver as duas ondas transmitidas por eles?  
Nota: 20.0
	
	A
	1,88m
Você acertou!
A distância angular pode ser obtida através das trigonometria tg(α/2)=(d/2)/htg(α/2)=(d/2)/h. Assim α=2arctg((d/2)/h)=2arctg((28/2)/1200)=0,0233radα=2arctg((d/2)/h)=2arctg((28/2)/1200)=0,0233rad. Substituindo esse valor na equação de Rayleigh αc=1,22λ/Dαc=1,22λ/D, encontramos D=1,88m
	
	B
	1,38m
	
	C
	1,97m
	
	D
	2,05m
Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Duas placas retangulares planas de vidro estão apoiadas uma sobre a outra sobre a superfície de uma mesa. Uma fina folha de papel é colocada entre as extremidades das placas de modo que se forme uma cunha de ar entre as placas. As placas são iluminadas perpendicularmente por um feixe de luz de 546nm546nm, proveniente de uma lâmpada de vapor de mercúrio. Formam-se 15 franjas de interferência por centímetro. Calcule o ângulo da cunha.
Nota: 20.0
	
	A
	0,0235 graus
Você acertou!
As ondas que se interferem estão com as fases invertidas, sendo assim, a equação que descreve os mínimos de interferência será 2t=mλar2t=mλar. Tendo em vista que a cunha descreve um triângulo retângulo temos senθ=t/Hsenθ=t/H, onde HH descreve o comprimento da chapa superior, a qual corresponde à hipotenusa do triângulo. Com isso, senθ=(m/H)(λar/2)senθ=(m/H)(λar/2)
	
	B
	0,0145 graus
	
	C
	0,0321 graus
	
	D
	0,147 graus
Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Qual deve ser a espessura dapelícula mais fina com n=1,42n=1,42 que devemos usar como revestimento sobre uma placa de vidro (n=1,52)(n=1,52) para que ocorra interferência destrutiva da componente vermelha (650nm)(650nm) na reflexão de um feixe de luz branca que incide do ar sobre a placa?  
Nota: 20.0
	
	A
	0,114μm0,114μm
Você acertou!
Os raios que produzem a figura de interferência estão em fase. Sendo assim, a interferência destrutiva pode ser descrita pela equação 2t=(m+1/2)λar/npelícula2t=(m+1/2)λar/npelícula. A película mais fina pode ser obtida considerando m=0m=0
	
	B
	0,135μm0,135μm
	
	C
	0,103μm0,103μm
	
	D
	0,114mm0,114mm
Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Swarovski é o nome dado aos cristais mais conhecidos no mundo da moda por sua delicadeza, precisão e aparência luminescente imitando diamante. Tais cristais são produzidos pela companhia Swarovski AG, a detentora da marca, e que está situada em Wattens, na Áustria. Os cristais Swarovski foram criados quando Daniel Swarovski inventou uma máquina de corte automática em 1892. Os cristais Swarovski são fabricados de vidro com índice de refração 1,50. Para terem melhor reflexão, o que lhes dá maior brilho, estes cristais são revestidos com um filme fino de monóxido de silício que possui índice de refração 2,00.
Qual seria a menor espessura possível da camada de monóxido de silício para que a luz de comprimento de onda 560 nm que incide perpendicularmente a superfície sofra interferência construtiva ao ser refletida pelas suas duas superfícies?
Assinale a resposta correta.
Nota: 0.0
	
	A
	30 nm
	
	B
	50 nm
	
	C
	70 nm
	
	D
	90 nm
Apol 3
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma espaçonave passa sobre um planeta com velocidade de 0,600c. Um cientista na superfície do planeta mede o comprimento dessa espaçonave e obtém um valor igual a 74,0 m. A seguir, a espaçonave pousa na superfície do planeta e o mesmo cientista mede o comprimento dessa espaçonave, que agora está em repouso.
Qual é o valor que ele encontra?
Nota: 20.0
	
	A
	Lo = 83,5 m
	
	B
	Lo = 92,5 m
Você acertou!
	
	C
	Lo = 108 m
	
	D
	Lo = 112 m
Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma fonte de radiação eletromagnética está se movendo em uma direção radial em relação a você. A frequência medida por você é de 1,25 vez a frequência medida no sistema de repouso da fonte. Qual é a velocidade da fonte em relação a você? A fonte está se aproximando ou se afastando de você?
Nota: 0.0
	
	A
	0,22c aproximando-se
Tendo em vista que a frequência medida é maior, a fonte esta se aproximando. Sendo assim, podemos empregar a equação do efeito doppler para aproximação. Com isso
1,25=√(1+v/c)/(1−v/c)→v=c×(1,252−1)/(1,252+1)=0,22c1,25=(1+v/c)/(1−v/c)→v=c×(1,252−1)/(1,252+1)=0,22c
	
	B
	0,22c afastando-se
	
	C
	0,44c aproximando-se
	
	D
	0,44c afastando-se
Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
A espaçonave do leitor passa pela Terra com uma velocidade relativa de 0,9990.c. Depois de viajar durante 10,0 anos (tempo do leitor), pára na estação espacial EE13, faz meia volta e se dirige para terra com a mesma velocidade relativa. A viagem de volta também leva 10,0 anos (tempo do leitor).
Quanto tempo leva a viagem de acordo com um observador terrestre? (Despreze os efeitos da aceleração)
Nota: 20.0
	
	A
	224 anos
	
	B
	332 anos
	
	C
	448 anos
Você acertou!
	
	D
	633 anos
Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Ao propor a teoria da relatividade restrita Einstein em seu segundo postulado descreve que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor c em todas as direções e para todos os observadores, independentemente do estado de movimento relativo entre eles. Com base nessa afirmação, imagine dois trens relativísticos que viajam com velocidades altíssimas em uma mesma direção, mas com sentidos opostos.
Se cada trem possui velocidade V e a velocidade da luz no vácuo é c, a luz percebida pelo maquinista de uns dos trens teria velocidade:
Nota: 20.0
	
	A
	V + c
	
	B
	c
Você acertou!
A velocidade é a mesma, velocidade c, independentemente do movimento relativo entre os trens.
	
	C
	c – V
	
	D
	V – c
Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma espaçonave passa por Marte com velocidade igual a 0,985c em relação à superfície desse planeta. Quando a espaçonave está passando pela vertical de um ponto na superfície, um pulso de luz muito forte é emitido nesse ponto e depois desligado. Para um observador na superfície de Marte, a duração de pulso de luz foi igual a 75μμs. Observação, o pulso de luz partiu da nave. (a) Quem mede o tempo próprio, o observador em Marte ou o piloto da espaçonave? (b) Qual é a duração do pulso de luz medido pelo piloto da espaçonave?
Nota: 20.0
	
	A
	(a) O piloto da espaçonave mede o tempo próprio (b) 12,94×10−6s12,94×10−6s
Você acertou!
O observador em Marte não mede o tempo próprio, sendo assim, o tempo medido pelo piloto será dado por
Δtp=Δt/γ=Δt√1−v2/c2=12,94×10−6sΔtp=Δt/γ=Δt1−v2/c2=12,94×10−6s
	
	B
	(a) O piloto da espaçonave mede o tempo próprio (b) 125×10−6s×10−6s
	
	C
	(a) O observador em Marte mede o tempo próprio (b) 12,94×10−6s12,94×10−6s
	
	D
	(a) O observador em Marte mede o tempo próprio (b) 125×10−6s
Apol 4
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma luz de laser tem uma potência de saída de 5mW emite uma luz vermelha, com comprimento de onda de 650nm. Determine o momento linear de cada fóton?
Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	1,02X10-27kg.m²/s²
Você acertou!
	
	B
	2,24X10-27kg.m²/s²
	
	C
	6,02X10-27kg.m²/s²
	
	D
	12,32X10-35kg.m²/s²
Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Uma luz de laser tem uma potência de saída de 5mW emite uma luz vermelha, com comprimento de onda de 650nm. Quantos fótons o laser emite a cada segundo?
Nota: 20.0
	
	A
	1,11x1015 fótons por segundo
	
	B
	1,45x1015 fótons por segundo
	
	C
	1,63x1016 fótons por segundo
Você acertou!
	
	D
	1,97x1016 fótons por segundo
Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Realizando um experimento de efeito fotoelétrico com uma luz de uma determinada frequência , você verifica que é necessária uma diferença de potencial invertida de 1,25V para anular a corrente. Determine a energia cinética máxima.
Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	1,01x10-18 J
	
	B
	1,23x10-18 J
	
	C
	1,32x10-19 J
	
	D
	2,00x10-19 J
Você acertou!
A energia cinética será dada por:
Kmáx=e.VcorteKmáx=e.Vcorte
onde e = 1,6 . 10-19 C, logo:
Kmáx=1,6.10−19.1,25=2.10−19JKmáx=1,6.10−19.1,25=2.10−19J
Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Numa determinada experiência de efeito fotoelétrico com uma luz de uma determinada frequência , você verifica que é necessária uma diferença de potencial invertida de 1,25V para anular a corrente. Determine a velocidade máxima dos fotoelétrons emitidos.
Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	2,03x103m/s
	
	B
	3,43x103m/s
	
	C
	4,23x105m/s
	
	D
	6,63x105m/s
Você acertou!
A energia cinética será dada por:
Kmáx=e.VcorteKmáx=e.Vcorte
onde e = 1,6 . 10-19 C, logo:
Kmáx=1,6.10−19.1,25=2.10−19JKmáx=1,6.10−19.1,25=2.10−19J
Utilizando a equação da energia cinética
k=m.v22k=m.v22
sendo a massa do elétron me = 9,11 . 10-31 kg
substituindo na equação da energia cinética e isolando a velocidade teremos:
v=√2.Kmv=2.Km
v=√2.2.10−199,11.10−31=6,63.105m/sv=2.2.10−199,11.10−31=6,63.105m/s
Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Um laser produz uma luz de comprimento de onda de 800nm em pulsos ultra curtos de 4,00x10-15s. A energia em um único pulso produzido por esse tipo de laser é 2,00x10-6J, e os pulsos se propagamno sentido positivo da direção x.
Determine a incerteza mínima da frequência da luz no pulso. Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	1,0x1012Hz
	
	B
	1,45x1012Hz
	
	C
	1,49x1013Hz
	
	D
	1,99x1013Hz
Você acertou!
Apol 5
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Qual a diferença de potencial que devemos aplicar a um microscópio eletrônico para que o comprimento de onda associado aos elétrons seja 0,5x10-10m.   Ec=1/2mv2 = 1/2 m (h/mλλ)2    1eV=1,60x10-19J    h=6,62x10-34J.s   m=9,11x10-31kg
Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	305V
	
	B
	408V
	
	C
	513V
	
	D
	601V
Você acertou!
Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Qual das radiações a seguir possui maior energia dos fótons correspondentes?
Assinale a resposta correta.
Nota: 20.0
	
	A
	 Luz amarela de uma lâmpada de vapor de sódio.
	
	B
	 Um raio gama emitido por um núcleo radioativo.
Você acertou!
	
	C
	Uma onda de rádio emitida pela antena de uma estação de rádio comercial.
	
	D
	 Um feixe de micro-ondas emitido pelo radar de controle de tráfego aéreo de um aeroporto.
Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Determinar a diferença de potencial que se deve aplicar para deter os fotoelétrons emitidos por uma superfície de níquel sob ação da luz ultravioleta de 200nm de comprimento de onda. O limite de energia do níquel vale 5,01eV.   h=6,62x10-34J.s    c=3x108m/s    1eV=1,60x10-19J    E=h f     f=c/λλ
Assinale a alternativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	0,8V
	
	B
	1,20V
Você acertou!
	
	C
	2,40V
	
	D
	3,6V
Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Você está jogando futebol em um universo paralelo diferente do nosso, no qual a constante de Planck é 0,60 J.s. Qual é a indeterminação da posição de uma bola de 0,50 kg que foi chutada com uma velocidade de 20 m/s se a indeterminação da velocidade é 1,0 m/s?
Assinale a resposta correta:
Nota: 0.0
	
	A
	0,11 m
	
	B
	0,15 m
	
	C
	0,19 m
	
	D
	0,24 m
Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna
Determinar o comprimento de onda associada aos fotoelétrons emitidos por uma superfície de cobre sob a ação de luz visível. O limiar de energia corresponde a 4,4eV.   h=6,62x10-34J.s    c=3x108m/s    1eV=1,60x10-19J           c=λf=hc/hfc=λf=hc/hf
Assinale a altenativa correta.
Nota: 20.0
	
	A
	189nm
	
	B
	230nm
	
	C
	282nm
Você acertou!
	
	D
	383nm