Questões de Concurso sobre Óptica

Durante uma consulta odontológica, um tutor de física foi surpreendido por uma pergunta do dentista. O doutor queria identificar o tipo e a distância focal do espelho para observar uma imagem direita e com o dobro do tamanho dos dentes do paciente, quando o espelho estivesse a uma distância de 1,25 cm de um dente. Neste caso, a resposta correta a ser apresentada pelo tutor é

Na figura A, ao atingir o contato entre os meios com índices de refração n₁ e n₂ distintos, a radiação propaga-se na direção R1.

Observe a figura a seguir.

Um raio de luz, ao incidir sobre uma camada de vidro de espessura t e índice de refração n, emerge na outra face com um deslocamento d em relação ao raio incidente. Determine o deslocamento d em função dos parâmetros da figura.

Um raio de luz monocromática, vindo do ar, chega com ângulo de incidência î à superfície livre da água contida num recipiente, como mostra a figura 1. Sendo o índice de refração da água n_A, ele emerge com ângulo de refração r₁. Se para chegar à água esse raio luminoso tiver que atravessar uma tampa de vidro de índice de refração n_V > n_A, como mostra a figura 2, emergirá com ângulo de refração r₂. Se, porém, para chegar à água tiver que atravessar uma tampa de plástico de índice de refração n_P < n_A, como mostra a figura 3, emergirá com ângulo de refração r₃.

Esses ângulos de refração são tais que

Sobre os espelhos planos, verifica-se que:

Em uma aula de Física usando o simulador PHET Interactive Simulations, uma professora incide um raio de luz vermelha, formando um ângulo de incidência de 30°, sobre uma superfície de separação entre dois meios transparentes, o vidro e o ar. Nessa situação, o raio refratado forma um ângulo de 48,5°, com a reta normal. O medidor de intensidade da luz, disponível no simulador, indica que 89,48% da luz emitida é refratada, como pode ser visto na figura a seguir.

Montagem realizada no simulador. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/bending-light. Acesso em: 12 jun. 2022.

Dados:

• Índice de refração do ar: n_ar = 1,0

• Índice de refração do vidro: n_vidro = 1,5

• sen 42° = 0,66

Se a professora mudar o ângulo de incidência para de 45°,

Uma pessoa está de pé sobre o piso horizontal de uma sala em frente a uma parede vertical, na qual está colado um espelho plano. Seus olhos estão a uma altura de 1,60m do piso horizontal.

Para que ela veja sua imagem de corpo inteiro, qualquer que seja a distância à parede, basta que o espelho tenha metade de sua altura, desde que ele esteja colado a uma altura do piso horizontal igual a

Dois raios de luz paralelos separados por uma distância horizontal de 2 mm estão se propagando no vácuo. Um deles atinge uma placa de vidro de 3 mm de espessura e índice de refração $\sqrt{3}$ com uma inclinação de 60° em relação a reta normal, conforme a imagem a seguir:

Ao sair do vidro, o segundo raio segue paralelo ao primeiro, mas agora separado por uma distância de quantos milímetros?

Uma pessoa que apresenta a visão normal tem a imagem formada na retina do olho, uma vez que os raios de luz refratos no cristalino se encontram nessa membrana. Algumas pessoas, no entanto, apresentam defeitos visuais, como a miopia e hipermetropia, devido aos erros refrativos que ocorrem por causa do tamanho e formato do olho. Nesse caso, a imagem fica turva porque não se forma na retina. A figura a seguir representa o local onde a imagem de uma pessoa é formada no olho de Arthur e Ana Clara.

Considerando o local do olho em que a imagem é formada, é correto afirmar:

Na figura precedente, está esboçado um experimento de refração da luz. Na tabela, há informações dos índices de refração de alguns meios refratores. O transferidor foi colocado apenas como uma referência da medida angular, portanto, desconsidere o seu índice de refração.

Com relação a essas informações, a opção que melhor descreve o fenômeno de difração, considerando-se os índices de refração dos meios 1 e 2, respectivamente, é

Duas lentes de bordas finas, feitas de diferentes materiais, são colocadas lado a lado em um meio transparente e homogêneo. Dois raios de luz paralelos incidem sobre a primeira lente; na sequência, refratam e incidem, na segunda lente. Sendo n₁ o índice de refração da lente 1, n₂ o índice de refração da lente 2 e n o índice de refração do meio e, ainda, sabendo-se que n₁ > n > n₂, qual figura melhor descreve o comportamento dos raios ao passarem pelas lentes?

Observe a figura a seguir.

A porta de um armário com um espelho fixado é aberta com uma velocidade angular de 2,0 rad/s. Sobre o espelho do armário, há um feixe de laser incidindo, conforme mostra a figura. Qual é a velocidade angular do raio refletido em rad/s?

Em um conjunto de experimentos, Newton se empenhou em observar se haveria ou não a mudança ou a criação de novas cores ou mudanças de refrangibilidade.

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Considerando as informações apresentadas, analise as asserções a seguir e a relação entre elas.

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I – Newton demostrou que, de fato, há cores puras (primárias).

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PORQUE

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II –Se separamos um feixe estreito de luz não composta, sua cor não será mudada por um segundo prisma.

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A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA:

Conforme demonstrado na figura, o laser propaga-se horizontalmente sobre um espelho plano posicionado verticalmente. Se o espelho girar em 30º sobre um eixo vertical, de quanto será o ângulo de desvio do laser em relação ao espelho?

O esquema a seguir representa uma lente de aumento L, com seus planos focais F₁ e F₂, um observador A (representado por seu olho), fixo na posição representada na figura, e um objeto O, que pode se movimentar ao longo do eixo óptico principal da lente. As condições de Gauss são válidas nessas condições.

Para que o observador consiga enxergar uma imagem nítida, direita e ampliada do objeto, esse objeto deverá estar

Uma aplicação comum dos espelhos esféricos é o espelho dental, cujo objetivo é formar uma imagem direita e ampliada do dente. Nesse contexto, o espelho deve ser côncavo, com uma distância focal maior que a distância entre o dente e o centro de curvatura do espelho.

Se um raio luminoso que atravessa o ar incide perpendicularmente à superfície de um bloco de acrílico, sua velocidade é ______________. Se o ângulo de incidência não for perpendicular, a luz também tem a trajetória ______________.

Preenche corretamente as lacunas, respectivamente:

A figura ilustra um sistema óptico em que uma lente esférica convergente L disposta na direção horizontal está presa a um suporte vertical; 30 cm abaixo dela há um anteparo. Um objeto luminoso O, de 10 cm de comprimento, está disposto horizontalmente, preso ao mesmo suporte e a 60 cm acima da lente, próximo ao eixo óptico principal da lente. Sabe-se que a imagem nítida do objeto se forma sobre o anteparo,

A distância focal da lente vale __________ cm, a imagem é __________ e tem comprimento de __________ cm.

As lacunas acima estão corretamente preenchidas na alternativa:

Considere a situação ilustrada pela figura a seguir, onde AB é um objeto real e A’B’, sua imagem.

Sabendo que o tamanho do objeto AB é o dobro de sua imagem A’B’, é possível afirmar que o raio de curvatura do espelho é

Figura 2

ar

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película

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vidro

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Fonte: autoria própria

Suponha que um pesquisador esteja executando um experimento relacionado à interferência e que, neste experimento, seja utilizada uma placa de vidro cujo índice de refração é $n_{vidro}=1,50.$ A intenção é que a componente vermelha da luz branca que incide no ar sobre a placa de vidro sofra interferência destrutiva. Para esse fim, o pesquisador instalou, entre o ar e o vidro, uma película fina com índice de refração igual a $n_{pel\acute{ı}cula}=1,30,$ conforme consta na figura 2. O comprimento de onda da luz vermelha é de 650 nanômetros e o índice de refração do ar é igual a 1. Nessa a situação, a película deve ter a espessura mínima $e$ igual a