CBMERJ 2020 - FÍSICA - MÓDULO 15 - refração e lentes

Prévia do material em texto

FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
1 
Todas os exercícios da apostila que tiverem essa câmera , estão 
gravados em vídeo para você. Nossos professores resolveram as 
questões, comentando cada detalhe para te ajudar na hora de 
estudar. Muitas questões trazem dicas preciosas. Não deixe de 
assistir aos vídeos dentro da plataforma on-line do Perspectiva e 
bons estudos! 
 
Refração da luz 
 
Introdução 
A refração luminosa consiste na mudança de meio sofrida por uma 
onda e acaba por trazer como característica a mudança na sua 
velocidade. 
A refração da luz está associada a vários fenômenos do nosso dia a dia, 
como por exemplo um arco-íris num dia de chuva ou uma estrada de asfalto 
seca mas que parece molhada, num dia de sol e acaba por criar “ilusões” e 
distorções visuais. 
O estudo da refração da luz é de grande importância, pois além de explicar 
os fenômenos acima citados, também serve de fundamento para o 
funcionamento de instrumentos como microscópios, lupas, projetores e 
óculos. 
 
Índice de refração absoluto 
Pode ser avaliado como a capacidade que um meio possui de gerar 
desvio num raio de luz que penetre em seus domínios. Consideremos um 
raio de luz que se propaga no vácuo com velocidade c e num determinado 
meio com velocidade v. Por definição, o ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO 
ou densidade óptica (ou, simplesmente, índice de refração) desse meio 
em relação ao raio de luz considerado é a grandeza adimensional n, 
definida por: 
 
c
n =
v
 
 
Observemos que se o meio considerado for o próprio vácuo, teremos 
v = c e 
c
n = = 1
c
. Assim, o índice de refração absoluto do vácuo é unitário. 
Por outro lado, num meio material temos sempre v < c. 
Consequentemente, o índice de refração de um meio material é sempre 
maior que 1. 
É importante notar que o índice de refração absoluto de um meio 
ordinário é inversamente proporcional à velocidade de propagação da luz 
no meio e nunca é inferior a 1: 
− No vácuo: n = 1 
− Nos meios materiais ordinários: n > 1 
 
Considerações importantes: 
1) A velocidade da luz no vácuo é com boa aproximação igual a 
300000km/s (=3.108m/s). 
2) Embora o índice de refração do ar seja maior que 1 e dependa da 
frequência da luz, nós o admitiremos sempre igual a 1 nos exercícios, 
a menos que o fenômeno estudado exija uma consideração mais real. 
Isto equivale a adotar para a velocidade da luz no ar o mesmo valor da 
velocidade da luz no vácuo. 
3) Meio mais refringente é o de maior índice de refração; em outras 
palavras, podemos dizer que um meio é mais refringente que outro 
quando a luz se propaga através dele com velocidade menor do que no 
outro. 
4) Definimos como índice de refração relativo do meio A em relação 
ao meio B como aab
b
n
N =
n
 
 
Refração 
Vimos, até aqui, que a velocidade da luz depende do meio em que ela se 
propaga. Quando um raio de luz passa de um meio para outro, geralmente a 
sua velocidade muda e, em consequência, ela sofre um desvio na sua 
direção de propagação: a esse fenômeno dá-se o nome de refração da luz. 
A seguir, observamos um feixe de luz monocromático atingindo a 
superfície que separa o meio 1 do meio 2. É importante observar que 
parte da luz reflete e outra parte refrata. Por ocasião do nosso objeto de 
estudo nesse momento fazer referência a refração luminosa, deixaremos 
a reflexão de lado. 
 
 
 
Este esquema nos permite fazer algumas considerações: 
− Uma parte do feixe de luz se reflete e a outra se refrata. 
− O par de meios transparentes é separado por uma superfície S, 
chamada dioptro. 
− A reta perpendicular à superfície S é chamada reta normal. 
− O ângulo formado entre o raio incidente (ri) e a normal é chamado 
ângulo de incidência (î); o ângulo formado entre o raio refratado (rr) 
e a normal é chamado ângulo de refração ( )r̂ . 
 
A relação entre os ângulos de incidência e de refração foi 
estabelecida por Snell e Descartes e pode ser anunciada da seguinte 
forma: 
 
O produto do seno do ângulo de incidência pelo valor do índice de 
refração do meio onde se propaga o raio incidente é igual ao produto do 
seno do ângulo de refração pelo índice de refração do meio por onde se 
propaga o raio refratado. 
 
 
 
Portanto: 
 
n1.sen i = n2. sen r ou 
2
1
nsen i
=
sen r n
 
 
A expressão anterior nos permite fazer as seguintes considerações: 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
2 
 
Se n2 > n1  sen i > sen r  i > r Se n2 < n1  sen i < sen r  i < r 
Assim: quando a luz passa de um 
meio menos refringente para 
outro mais refringente, o raio se 
aproxima da normal. 
 
 
Assim: quando a luz passa de um 
meio mais refringente para outro 
menos refringente, o raio sofre um 
desvio e se afasta da normal. 
 
 
 
Observação: Incidência Normal 
 
Esta é a situação em que o raio de luz incide perpendicularmente à 
fronteira do dioptro, isto é, o raio incidente sobrepõe-se á reta normal. 
Assim, temos i = 0º e sen i = 0 
 
Lembrando que n1 . sen i = n2 . sen r, temos: 
 
1 1
2 2
n .sen i n .0
sen r = = r = 0
n n
 
 
Consequentemente, o raio refratado continua perpendicular à fronteira 
do dioptro, ou seja, continua sobreposto à reta normal. 
 
 
 
Concluímos que: 
 
Quando um raio de luz incide normalmente à fronteira do 
dioptro, a refração ocorre SEM DESVIO. 
 
1. Caso especial - POSIÇÃO APARENTE 
 
Para situações em que os ângulos de incidência e refração são 
próximos de 0 rad, podemos fazer a seguinte aproximação: sen tg   . 
Nesses casos, a Lei de Snell, nos leva a deduzir expressões muito úteis 
para o cálculo de posições aparentes que os objetos vistos possam ter. 
Veja os exemplos a seguir. 
Um observador fora d’água olhando uma moeda no fundo de uma 
piscina em uma direção aproximadamente normal à superfície. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerando: 
î → ângulo de incidência 
r̂ → ângulo de refração 
Pap → profundidade aparente 
Pr → profundidade real 
 
( )água ar
água ar
água
água ar
ar
ˆn senî n senr considerando sen tg
ˆn tg î n tgr
nAB AB Pr
n n
Pr Pap n Pap
=   
=
 =   =
 
 
Por analogia é possível inferir que no caso de um observador dentro 
da água olhando algo fora dela, a posição aparente será percebida acima 
da posição real. 
 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
3 
Ângulo limite – reflexão total 
Imaginemos uma fonte luminosa na água; a medida que o ângulo de 
incidência aumenta ocorre cada vez um maior afastamento em relação a 
reta normal até a situação extrema do raio ser tangente a superfície que 
separa os dois meios; nesse momento caracterizamos esse ângulo como 
o limite e a refração deixa de ocorrer havendo apenas a reflexão; 
chamamos esse efeito de reflexão total. 
 
 
 
O ângulo limite ocorre quando o ângulo de refração é de 90º. 
 
Para que ocorra a reflexão total são necessárias duas condições 
simultâneas: 
1) o meio 1 deve ser mais refringente que o meio 2 
2) o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo limite 
 
 
Lentes 
Uma lente consiste numa associação de duas superfícies; podem 
ser caracterizadas como lentes de bordas finas e bordas grossas. Para 
efeito dos estudos em exercícios diversos consideraremos sempre as 
lentes como sendo delgadas – estreitas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
É essencial observarmos que toda e qualquer lente pode assumir um 
caráter convergente ou divergente. Nos casos em que o índice de 
refração da lente for maior que o do meio, as lentes de bordas finas terão 
comportamento convergente e as de bordas grossas um comportamento 
divergente. Nos casos em que o índice de refringência da lente por menor 
que o do meio as lentes de bordas finas irão se comportar como lentes 
divergente se as de bordas grossas como lentes convergentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Representação simbólica das lentes 
 
 
 
 
Análise dos focos de uma lente 
As lentes apresentam dois focos, o foco principal objeto (f0) e o foco 
principal imagem (fi); ambos possuem a mesma distância com relação 
aocentro óptico da lente. 
 
1. Foco principal objeto f0 
A. Lente convergente 
 
 
 
B. Lente divergente 
 
 
 
2. Foco principal imagem fi 
 
A. Lente convergente 
 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
4 
B. Lente divergente 
 
 
 
 
Pontos anti principais 
Os pontos anti principais valem o dobro da distância focal. Nas 
lentes de comportamento convergente são chamados de anti principais 
reais (Ao) e nas lentes de comportamento divergente são chamados de 
anti principais imagem (Ai). 
 
 
1. Anti principal nas lentes convergentes 
 
 
 
2. Anti principal nas lentes divergentes 
 
 
 
 
 
Raios notáveis nas lentes 
1. Todo raio que incide no centro óptico da lente atravessa sem 
sofrer desvio 
 
A. Lente convergente 
 
 
 
B. Lente divergente 
 
 
 
 
2. Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal da lente 
refrata-se em uma direção orientada pelo foco principal imagem 
(fi). 
 
A. Lente convergente 
 
 
B. Lente divergente 
 
 
 
 
 
3. Todo raio que entra passando pelo foco atravessa a lente e sai 
paralelo 
 
A. Lente convergente 
 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
5 
B. Lente divergente 
 
 
 
4. Todo raio que entra pelo anti principal objeto refrata e passa 
pelo anti principal imagem 
 
A. Lente convergente 
 
 
 
B. Lente divergente 
 
 
 
 
Construção das imagens através das lentes 
 
1. Lente convergente 
A. Objeto além do anti principal objeto 
 
 
 
 
 
 
 
 
B. Objeto no anti principal objeto 
 
 
 
 
C. Objeto entre o anti principal e o foco 
 
 
 
D. Objeto no foco objeto 
 
 
 
 
 
E. Objeto entre o foco e o centro óptico 
 
 
 
2. Lente divergente 
 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
6 
Obtenção das imagens pelo processo analítico 
 
1. Equação dos pontos conjugados – Equação de Gauss 
 
A equação de Gauss relaciona os elementos dos espelhos através 
da análise de relações de semelhança. 
 
1 1 1
= +
f p p'
 ou 
pp'
f =
p + p'
 
 
2. Equação do aumento linear 
 
Através da relação do aumento linear é possível analisar o 
aumento/redução da imagem em relação ao tamanho original do objeto. 
 
i
A =
o
 
p'
A = -
p
 
 f
A =
f - p
 
 
f > 0 – lente delgada convergente 
f < 0 – lente delgada divergente 
p’ > 0 – imagem real (captável num anteparo; a imagem fica do lado 
oposto ao do objeto, em relação à lente) 
p’ < 0 – imagem virtual (a imagem fica do mesmo lado que o objeto, 
em relação à lente) 
i > 0 – imagem acima do eixo principal 
i < 0 – imagem abaixo do eixo principal 
 
Convergência/Vergência 
Avalia a capacidade que uma lente possui de causar desvio nos 
raios luminosos. 
 
1
V =
f
 
 
Se a lente for convergente a distância focal será positiva e a 
vergência também. Se for divergente terá distância focal negativa e 
consequentemente vergência negativa também. 
 
Dioptria = 1 / metro = m-1 = di 
 
Associação de lentes 
Associar ou justapor lentes significa reuni-las de forma que a 
distância entre elas seja nula. O conjunto de lentes se comporta como 
uma única lente, conhecida como lente equivalente. A vergência 
equivalente é dada pela soma das vergências parciais. 
 
Veq = V1 + V2 + V3 + ... 
 
Exercícios 
1. Um lápis está posicionado perpendicularmente ao eixo 
principal e a 
30 cm
 de distância do centro óptico de uma lente 
esférica delgada, cuja distância focal é 
20 cm.−
 A imagem do lápis 
é 
OBSERVAÇÃO: Utilizar o referencial de Gauss. 
a) real e invertida. 
b) virtual e aumentada. 
c) virtual e reduzida. 
d) real e aumentada. 
e) real e reduzida. 
 
2. Ao pescar com arco e flecha, um índio aprendeu com sua 
experiência que não deve lançar sua arma na direção do peixe. 
Considerando que a “normal” é a reta que forma com a superfície um 
ângulo de 90 , para que o índio atinja seu alvo ele deve lançar a 
flecha: 
a) Um pouco mais abaixo da imagem que ele está vendo, pois o raio 
de luz que emerge da água se afasta da “normal”, dando a impressão 
de que o peixe está mais próximo da superfície. 
b) Um pouco mais acima da imagem que ele está vendo, pois o raio 
de luz que emerge da água se afasta da “normal”, dando a impressão 
de que o peixe está mais próximo da superfície. 
c) Um pouco mais abaixo da imagem que ele está vendo, pois o raio 
de luz que emerge da água se aproxima da “normal”, dando a 
impressão de que o peixe está mais longe da superfície. 
d) Um pouco mais acima da imagem que ele está vendo, pois o raio 
de luz que emerge da água se aproxima da “normal”, dando a 
impressão de que o peixe está mais longe da superfície. 
 
3. Você já deve ter percebido que um objeto parece ter uma forma 
anormal quando mergulhado parcialmente em água, como 
representado na fotografia abaixo, na qual um pincel está 
parcialmente mergulhado em um copo com água. Essa ilusão é 
causada pelo fenômeno ondulatório chamado refração da luz, que 
ocorre quando a luz refletida pelo pincel muda de meio de 
propagação, passando da água para o ar. 
 
 
 
A explicação adequada para o fenômeno está na seguinte afirmação: 
a) Quando um feixe de luz passa da água para o ar, sua velocidade 
de propagação não se altera, o que provoca alteração na sua direção 
de propagação. 
b) Embora os meios ar e água apresentem o mesmo índice de 
refração, a velocidade de propagação da luz altera-se ao passar de 
um meio para o outro, gerando desvio de feixes de luz. 
c) O desvio dos feixes de luz deve-se meramente à ilusão de óptica 
gerada pela associação entre os meios água e vidro. 
d) Como o ar e a água apresentam diferentes índices de refração, a 
velocidade de propagação da luz é diferente de um meio para outro, 
causando o desvio de feixes de luz. 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
7 
4. 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, 
(f )
 e 
(f ')
 representam os pontos focais, 
(o)
 o 
objeto e 
(i)
 a imagem. 
a) 
b) 
c) 
d) 
 
5. Dois raios de luz monocromáticos incidem 
perpendicularmente em uma das faces de uma lâmina de vidro de 
faces paralelas, imersa no ar, como mostra a figura. 
 
 
 
Assinale a alternativa que representa esses mesmos raios de luz, ao 
emergirem na face oposta à de incidência. 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
 
6. 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”. 
 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
8 
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. 
 
7. Considerando as velocidades de propagação da luz em dois 
meios homogêneos e distintos, respectivamente iguais a 
200.000 km s
 e 
120.000 km s,
 determine o índice de refração 
relativo do primeiro meio em relação ao segundo. Considere a 
velocidade da luz no vácuo, igual a 
300.000 km s.
 
a) 0,6 
b) 1,0 
c) 1,6 
d) 1,7 
 
8. A luz do sol, após atravessar a água em um aquário, projeta 
um arco-íris na parede de uma residência. 
A decomposição da luz branca do sol, ao atravessar os meios ar – 
água – ar, ocorreporque cada componente da luz possui, na água, 
diferentes índices de 
a) polarização 
b) refração 
c) difração 
d) interferência 
e) coloração 
 
9. Um dado meio tem um índice de refração 1
n .
 Um outro meio 
tem um índice de refração 2
n .
 Assinale a alternativa que expressa 
corretamente a relação entre os módulos das velocidades da luz nos 
dois meios, quando 2 1
n 2n .=
 
a) 2 1
v 4v .=
 
b) 2 1
v 2v .=
 
c) 2 1
v v .=
 
d) 
1
2
v
v .
2
=
 
e) 
1
2
v
v .
4
=
 
 
10. 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. 
 
11. Quando uma onda luminosa atravessa dois meios diferentes, 
por exemplo o ar e uma parede de vidro, qual das quantidades 
permanece constante? 
a) A velocidade de propagação. 
b) A amplitude. 
c) A frequência. 
d) O comprimento de onda. 
 
12. Um raio de luz monocromático propaga-se por um meio A, 
que apresenta índice de refração absoluto A
n 1,=
 e passa para 
outro meio B, de índice de refração B
n 2,=
 conforme figura. 
 
 
 
Considere que o raio incidente forma com a normal à superfície o 
ângulo de 45 . Nessas condições, o ângulo de desvio 
(d),
 indicado 
na figura, é igual a 
a) 60 . 
b) 30 . 
c) 45 . 
d) 15 . 
e) 90 . 
 
13. Um raio de luz monocromática de frequência 
15f 1,0 10 Hz,=  com velocidade 
5v 3,0 10 km s,=  que se 
propaga no ar, cujo índice de refração é igual a 1, incide sobre uma 
lâmina de vidro vidro
(n 2),=
 formando um ângulo 45 com a 
superfície da lâmina. O seno do ângulo de refração é 
a) 0,5. 
b) 0,7. 
c) 1,0. 
d) 3,0. 
e) 2. 
 
14. Um objeto está localizado a 
50,00 cm
 de uma lente 
convergente, cuja distância focal é de 
15,00 cm.
 Com relação à 
imagem formada pela lente, é correto afirmar que é 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
9 
a) virtual, direita e maior que o objeto. 
b) real, invertida e menor que o objeto. 
c) virtual, invertida e menor que o objeto. 
d) real, invertida e maior que o objeto. 
 
15. 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. 
 
16. 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 
 
 
 
 
 
 
17. Um raio luminoso incide sobre a superfície de separação 
entre o ar e o vidro com um ângulo 60α =  e refrata com um ângulo 
30 ,β = 
 como mostra a figura. 
 
 
Considerando: sen30 cos60 0,5; =  =
sen60 cos30 0,87; =  = o índice de refração do ar igual a 1 e o 
índice de refração do vidro igual a n, então o valor de n é igual a 
a) 1,48 
b) 1,57 
c) 1,63 
d) 1,74 
e) 1,83 
 
18. Um feixe de luz monocromática atravessa a interface entre 
dois meios transparentes com índices de refração 1
n
 e 2
n ,
 
respectivamente, conforme representa a figura abaixo. 
 
 
 
Com base na figura, é correto afirmar que, ao passar do meio com 1
n
 
para o meio com 2
n ,
 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. 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
10 
19. Um estudante decidiu fotografar um poste de 
2,7 m
 de 
altura em uma praça pública. A distância focal da lente de sua 
câmera é de 
8,0 cm
 e ele deseja que a altura da imagem em sua 
fotografia tenha 
4,0 cm.
 A que distância do poste o estudante deve 
se posicionar? 
a) 
540 cm−
 
b) 
548 cm−
 
c) 
532 cm
 
d) 
542 cm
 
e) 
548 cm
 
 
20. 
 
 
Considere dois meios refringentes A e B, separados por uma 
superfície plana, como mostra a figura acima. Uma luz 
monocromática propaga-se no meio A com velocidade A
v
 e 
refrata-se para o meio B, propagando-se com velocidade B
v .
 
Sendo o índice de refração absoluto do meio A, A
n
 e do meio B, 
Bn e 
,β α
 pode-se afirmar que 
a) A B
n n
 e A B
v v
 
b) A B
n n
 e A B
v v
 
c) A B
n n 
 e A B
v v
 
d) A B
n n
 e A B
v v
 
e) A B
n n=
 e A B
v v=
 
 
21. O vidro tem índice de refração absoluto igual a 1,5. Sendo a 
velocidade da luz no ar e no vácuo aproximadamente igual a 
83 10 m s, pode-se calcular que a velocidade da luz no vidro é 
igual a 
a) 
52 10 m s 
b) 
52 10 km s 
c) 
84,5 10 m s 
d) 
84,5 10 km s 
 
22. Os avanços tecnológicos vêm contribuindo cada vez mais no 
ramo da medicina, com melhor prevenção, diagnóstico e tratamento 
de doenças. Vários equipamentos utilizados são complexos, no 
entanto, alguns deles são de simples construção. O otoscópio é um 
instrumento utilizado pelos médicos para observar, principalmente, a 
parte interna da orelha. Possui fonte de luz para iluminar o interior da 
orelha e uma lente de aumento (como de uma lupa) para facilitar a 
visualização. 
 
 
 
Considerando a figura e o exposto acima, assinale a alternativa 
correta que completa as lacunas da frase a seguir: 
A lente do otoscópio é __________ e a imagem do interior da orelha, 
vista pelo médico é __________. 
a) convergente - real, maior e invertida 
b) convergente - virtual, maior e direita 
c) divergente - virtual, maior e direita 
d) divergente - real, maior e invertida 
 
23. Uma pessoa não consegue ver os objetos com nitidez porque 
suas imagens se formam entre o cristalino e a retina. Qual é o defeito 
de visão desta pessoa e como podemos corrigi-lo? 
a) Hipermetropia e a pessoa deverá usar lentes divergentes para a 
sua correção. 
b) Miopia e a pessoa deverá usar lentes divergentes para a sua 
correção. 
c) Miopia e a pessoa deverá usar lentes convergentes para a sua 
correção. 
d) Hipermetropia e a pessoa deverá usar lentes convergentes para a 
sua correção. 
e) Miopia e a pessoa deverá usar uma lente divergente e outra lente 
convergente para a sua correção.24. A visão é um dos principais sentidos usados pelos seres 
humanos para perceber o mundo e a figura abaixo representa de 
forma muito simplificada o olho humano, que é o veículo 
encarregado de levar essas percepções até o cérebro. 
 
 
 
Sendo assim, com base na figura acima, é correto afirmar que o olho 
é: 
a) míope e a correção é feita com lente convergente. 
b) míope e a correção é feita com lente divergente. 
c) hipermetrope e a correção é feita com lente convergente. 
d) hipermetrope e a correção é feita com lente divergente. 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
11 
e) normal e, nesse caso, não precisa de correção. 
 
25. Em um laboratório de ótica, é realizada uma experiência de 
determinação dos índices de refração absolutos de diversos 
materiais. Dois blocos de mesmas dimensões e em forma de finos 
paralelepípedos são feitos de cristal e de certo polímero, ambos 
transparentes. Suas faces de maior área são, então, sobrepostas e 
um estreito feixe de luz monocromática incide vindo do ar e no ar 
emergindo após atravessar os dois blocos, como ilustra a figura. 
 
 
 
Chamando de ar
n ,
 po
n
 e cr
n
 aos índices de refração absolutos do 
ar, do polímero e do cristal, respectivamente, a correta relação de 
ordem entre esses índices, de acordo com a figura, é: 
a) ar po cr
n n n . 
 
b) cr po ar
n n n . 
 
c) cr ar po
n n n . 
 
d) ar cr po
n n n . 
 
e) po cr ar
n n n . 
 
 
26. Na figura abaixo, um raio luminoso i, propagando-se no ar, 
incide radialmente sobre placa semicircular de vidro. 
 
 
Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória dos raios 
1r e 2
r
 refratados, respectivamente, no vidro e no ar. 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
 
27. A fotografia feita sob luz polarizada é usada por 
dermatologistas para diagnósticos. Isso permite ver detalhes da 
superfície da pele que não são visíveis com o reflexo da luz branca 
comum. Para se obter luz polarizada, pode-se utilizar a luz 
transmitida por um polaroide ou a luz refletida por uma superfície na 
condição de Brewster, como mostra a figura. Nessa situação, o feixe 
da luz refratada forma um ângulo de 90 com o feixe da luz refletida, 
fenômeno conhecido como Lei de Brewster. Nesse caso, o ângulo da 
incidência p
,θ
 também chamado de ângulo de polarização, e o 
ângulo de refração r
θ
 estão em conformidade com a Lei de Snell. 
 
Considere um feixe de luz não polarizada proveniente de um meio 
com índice de refração igual a 1, que incide sobre uma lâmina e faz 
um ângulo de refração r
θ
 de 30 . 
Nessa situação, qual deve ser o índice de refração da lâmina para que 
o feixe refletido seja polarizado? 
a) 3 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
 
12 
b) 
3
3 
c) 2 
d) 
1
2 
e) 
3
2 
 
28. Considere uma onda eletromagnética que se propaga no 
sentido positivo do eixo z, em um líquido com índice de refração 
n 1,8= e que possui um comprimento de onda de 
20,0 nm.
 Sobre 
esta onda eletromagnética, é CORRETO afirmar: 
a) As componentes dos campos elétrico e magnético dessa onda não 
serão perpendiculares à direção de propagação da onda. 
b) A velocidade de propagação dessa onda é igual a 
81,66 10 m s. 
c) A frequência dessa onda eletromagnética é 
128,3 10 Hz. 
d) Essa onda é uma onda longitudinal por estar se propagando em 
um líquido. 
e) Com esse comprimento de onda, essa é uma luz que está na faixa 
do infravermelho. 
 
29. 
 
 
A figura acima ilustra um raio monocromático que se propaga no ar 
e incide sobre uma lâmina de faces paralelas, delgada e de espessura 
d com ângulo de incidência igual a 60 . O raio sofre refração, se 
propaga no interior da lâmina e, em seguida, volta a se propagar no 
ar. Se o índice de refração do ar é 1, então o índice de refração do 
material da lâmina é 
a) 
6
3 
b) 
6
2 
c) 
2
2 
d) 6 
e) 3 
 
 
30. Para observar uma pequena folha em detalhes, um estudante 
utiliza uma lente esférica convergente funcionando como lupa. 
Mantendo a lente na posição vertical e parada a 3 cm da folha, ele vê 
uma imagem virtual ampliada 2,5 vezes. 
 
 
 
Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância 
focal, em cm, da lente utilizada pelo estudante é igual a 
a) 5. 
b) 2. 
c) 6. 
d) 4. 
e) 3. 
 
Gabarito: 
Resposta da questão 1: 
 [C] 
 
Resposta da questão 2: 
 [A] 
 
Resposta da questão 3: 
 [D] 
 
Resposta da questão 4: 
 [A] 
 
Resposta da questão 5: 
 [E] 
 
Resposta da questão 6: 
 [C] 
 
Resposta da questão 7: 
 [A] 
 
Resposta da questão 8: 
 [B] 
 
Resposta da questão 9: 
 [D] 
 
Resposta da questão 10: 
 [A] 
 
Resposta da questão 11: 
 [C] 
 
Resposta da questão 12: 
 [D] 
 
Resposta da questão 13: 
 [A] 
FÍSICA MÓDULO 15 CBMERJ 
 
13 
Resposta da questão 14: 
 [B] 
 
Resposta da questão 15: 
 [A] 
Resposta da questão 16: 
 [E] 
 
Resposta da questão 17: 
 [D] 
 
Resposta da questão 18: 
 [D] 
 
Resposta da questão 19: 
 [E] 
 
Resposta da questão 20: 
 [D] 
 
Resposta da questão 21: 
 [B] 
 
Resposta da questão 22: 
 [B] 
 
Resposta da questão 23: 
 [B] 
 
Resposta da questão 24: 
 [B] 
 
Resposta da questão 25: 
 [B] 
 
Resposta da questão 26: 
 [A] 
 
Resposta da questão 27: 
 [A] 
 
Resposta da questão 28: 
 [B] 
 
Resposta da questão 29: 
 [B] 
 
Resposta da questão 30: 
 [A]