Questões de Concurso sobre Óptica

Durante uma apresentação, Warlley precisava projetar a imagem de um objeto na parede da sala, porém, devido à falta de equipamento adequado, ele resolveu montar um dispositivo óptico que funciona conforme ilustra as imagens a seguir.

Esse dispositivo está funcionando como

Considere dois espelhos planos montados formando entre si um ângulo de 120°, conforme mostra a figura. Sobre o espelho A, incide um raio luminoso segundo um ângulo de incidência α.

Qual deverá ser o valor do ângulo de incidência para que o ângulo de reflexão no espelho B seja de 75°?

Considere que um objeto real está posicionado a 6cm de um espelho esférico. A imagem correspondente é real e se forma a 12cm do espelho. Com relação a esse espelho, é correto afirmar que o espelho é

Um telescópio refletor é constituído por dois espelhos esféricos, I e II. O espelho I é convexo e tem raio de curvatura medindo 60 cm. O espelho II é côncavo, tem um orifício em seu centro e raio de curvatura medindo 2 m. Esses espelhos são montados da forma ilustrada na figura, de modo que, quando o telescópio é apontado para determinada estrela, sua imagem é registrada em um sensor colocado a uma distância D do espelho II.

Fora de escala

Considerando os dois espelhos gaussianos, a distância D é

Ao se fixar a posição do objeto e da lente L₁ e se afastar a lente L₂ para a direita, a imagem final aproxima-se do centro óptico da lente L₂.

Calouros do curso de medicina estavam realizando um trabalho em grupo sobre características da pele humana. Solicitaram gentilmente a um laboratorista de física que medisse o diâmetro do pelo retirado do braço de um deles. Foi então preparado um experimento de difração, empregando-se um laser verde (comprimento de onda de 532 nm) e o pelo como obstáculo para a propagação do laser. Um anteparo, localizado a 6,5 m do pelo, foi usado para observar o padrão de difração. Notou-se que o máximo central tinha uma largura de 13 cm, de modo que a aproximação tan θ ≅ sin θ ≅ θ é válida (ângulos medidos em radianos). Assinale a opção correta para o diâmetro do pelo medido no laboratório.

Considere que um objeto esteja posicionado a 1 metro do vértice de um espelho côncavo de Gauss, alinhado com o eixo focal principal. Nessa situação, caso o espelho tenha foco de 0,5 m, a imagem formada será

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 professora queixou-se à mãe de Pedrinho de que o aluno tem apresentado dificuldade para realizar a leitura de textos em geral. Segundo o relato da professora, Pedrinho, para conseguir ler um texto numa folha, precisa afastá-la de seus olhos. Do ponto de vista da óptica, o aluno, possivelmente, apresenta:

A figura abaixo mostra a clássica comparação do olho humano a uma câmera fotográfica.

Neste caso, as estruturas do globo ocular que se ―comportariam‖ como a lente e a abertura quando comparadas a câmera seriam respectivamente:

Uma fonte luminosa puntiforme F 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 C esteja alinhado verticalmente com a fonte F, conforme figura abaixo.

O valor do raio do disco para que nenhum raio luminoso vindo da fonte F consiga emergir para o ar é R. Analisando essas condições, qual o valor do índice de refração dessa substância e a profundidade y, em metros, da fonte, respectivamente. (Dados: n_ar = 1; v_{luz no vácuo} = 3x10⁸ m/s; v_{luz na substância} = 2, 04x10⁵ km/s)

No Experimentum Cruci Newton testou se seria possível formar uma nova cor de luz (que não pudesse ser decomposta) ao combinar dois feixes puros de luz e obteve o seguinte resultado:

“[...] podem ser feitas transmutações aparentes de Cores, onde há qualquer mistura de diversos tipos de Raios. Pois em tais misturas as cores componentes não aparecem, mas constituem uma cor intermediária pela mútua combinação uma com a outra. E portanto, se por refração ou qualquer outra das causas acima mencionadas os Raios diformes latentes em tal mistura forem separados, emergirão cores diferentes da cor da composição. Tais cores não são novamente geradas, mas apenas fazem aparentes por serem separadas; pois se forem novamente inteiramente misturadas e mescladas juntas, elas irão novamente compor aquela cor que compunham antes da separação. E pela mesma razão, as transmutações feitas pela convergência de diversas cores não são reais pois quando os raios disformes forem novamente cortados eles exibirão as mesmas cores que exibiam antes de entrarem na composição. Como o senhor vê, pós Azuis e Amarelos quando finamente misturados aparecem a olho nu Verdes e, entretanto, as cores dos corpúsculos componentes não são desse modo realmente transmutadas mas apenas mescladas. Pois, quando vistas com um bom microscópio, elas ainda aparecem Azuis e Amarelas intercaladamente. Há, portanto, dois tipos de Cores: um original e simples, o outro composto dessas. As cores Originais ou primárias são Vermelho, Amarelo, Verde, Azul e um Púrpura-violeta, junto com Laranja, índigo e uma variedade indefinida de gradações Intermediárias (Newton, 1672, p. 321-322).

Fonte: NEWTON, I. Aletter of Mr. Isaac Newton, professor of the Mathematicks in the University of Cambridge; containing his new theory about light and colours; sent by the author to the publisher from Cambridge, Febr. 6. 1671/72; in order to be communicated to the R. Society', Philosophical Transactions of the Royal Society, v.6, n.80, p. 3075-3087, 1672a. Traduzido em SILVA, C. C, & MARTINS, R. A. A "Nova teoria sobre luz e cores" de Isaac Newton: uma tradução comentada. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.18, p. 313- 27, 1996. Disponível em: <http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/v18a33.pdf> . Acessado em: 15 de novembro de 2019.

Com base no resultado descrito acima, é CORRETO afirmar que

– Uma fonte de luz visível e monocromática, imersa em um fluido homogêneo, pode emitir dois raios de luz por dois caminhos distintos. Num dos caminhos a luz parte do ponto A e percorre uma trajetória retilínea até atingir o ponto C. No segundo caminho, a luz emitida do ponto A é refletida no ponto B, por um espelho plano perfeitamente polido, e, em seguida, atinge o ponto C. Conforme pode ser observado na figura a seguir, a distância entre o ponto A e a normal (N), descrita com relação ao espelho, é de 16 km. Admita que num determinado instante t = 0 a fonte é acionada e os raios de luz começam, ao mesmo tempo, a percorrer as trajetórias descritas. Determine a diferença de tempo, em segundos, entre os diferentes percursos até atingir o ponto C.

Considere a velocidade da luz no meio igual a 2.10⁸m/s.

Uma página do livro de Física do aluno João estava rasurada não permitindo ver completamente os dados do exercício sobre espelho côncavo. O professor falou para o aluno que se ele conseguisse resolver o exercício ganharia um ponto na média. O docente pediu que ele determinasse o tamanho do objeto colocado sobre o eixo principal e em frente ao espelho, sabendo que a imagem era direita e tinha 3 cm de altura. Além disso, o espelho tem centro de curvatura igual a 20 cm e a imagem está a uma distância de 5 cm do vértice do espelho. Portanto, João deve encontrar, corretamente, que o objeto tem tamanho de ___ cm.

Na tabela a seguir são apresentados os valores dos índices de refração absolutos para um cristal e para um vidro comum referente a luz monocromática de cor azul

Admitindo o índice de refração do ar igual a 1, se ambos os materiais, constituídos de superfícies planas, forem expostos ao raio de luz monocromática azul sob o mesmo ângulo de incidência ( î ), conforme o desenho. Qual a relação entre os senos dos ângulos $\hat{\alpha }$ (ângulo refratado pelo vidro comum) e $\hat{\beta }$ (ângulo refratado pelo cristal), em relação a normal (N)?

Considere uma lente biconvexa feita de um material com índice de refração 1,2 e raios de curvatura de 5,0 cm e 2,0 cm. Ela é imersa dentro de uma piscina e utilizada para observar um objeto de 80 cm de altura, também submerso, que se encontra afastado a 1,0 m de distância. Sendo o índice de refração da água igual a 1,3, considere as seguintes afirmativas:

I. A lente é convergente e a imagem é real.

II. A lente é divergente e a imagem é virtual.

III. A imagem está a 31 cm da lente e tem 25 cm de altura.

Considerando V como verdadeira e F como falsa, as afirmações I, II e III são, respectivamente,

Leia o trecho da música, “o que sobrou do céu” da banda O Rappa.

“Faltou luz mas era dia

O sol invadiu a sala

Fez da TV um espelho

Refletindo o que a gente esquecia”

Se considerarmos que o aparelho de televisão citado seja plano e que a distância entre o observador e a televisão da sala seja de 1,5 m, qual será a distância da imagem refletida?

Uma vela acesa foi colocada parada, verticalmente, a 4 m de distância de uma parede também vertical. Na região entre a vela e a parede existem duas posições onde se pode fixar uma lente convergente gaussiana, de distância focal 0,75 m, de modo que sejam projetadas sobre a parede imagens nítidas da chama dessa vela. Essas posições estão indicadas na figura e nomeadas como Posição 1, a uma distância x₁ da vela, e Posição 2, distante x₂ da vela.

É correto afirmar que a relação $\frac{x_1}{x_2}$ é igual a:

Considere um espelho côncavo. A distância do objeto ao foco é de 64,0 cm e da imagem real ao foco é de 9,0 cm. A distância focal desse espelho, em centímetros, é

Miopia é um problema de visão que acarreta uma focalização da imagem antes desta chegar à retina. Lentes divergentes são usadas como forma de correção desse problema. Em relação à imagem de um objeto real produzida por uma lente divergente, podemos afirmar que é sempre: