Questões de Concurso sobre Óptica

Eratóstenes de Alexandria (277 - 196 a.C.), nascido em Cirene, norte da África, realizou o primeiro experimento científi co para a medição da circunferência da Terra. O seu experimento até hoje surpreende pela concepção simples e pelo resultado muito próximo do valor correto. A engenhosa ideia de Eratóstenes era baseada na hipótese de que, caso a Terra fosse esférica, a sombra de um bastão observada no mesmo instante em locais diferentes permitiria, a partir de considerações geométricas, o cálculo do diâmetro da esfera.

Eratóstenes era Bibliotecário-Chefe da Biblioteca de Alexandria, e foi nos livros que tomou conhecimento do seguinte fenômeno:

“Uma vez por ano, no solstício de verão (22 de julho, no hemisfério Norte), precisamente ao meio dia, os raios solares caíam verticalmente na localidade de Siena (isto era sabido porque a imagem do Sol podia ser vista refl etida nos poços mais fundos da cidade). Naquela mesma hora, em Alexandria, os raios caíam inclinadamente, fazendo um ângulo de aproximadamente 7,2° com a vertical (esse ângulo era medido através da comparação da sombra de um obelisco, por exemplo, com a sua altura), ou seja, 1/50 da circunferência completa, que corresponde à 360°.”

Supondo então que a Terra possuía a forma esférica e sabendo que a distância entre as cidades de Alexandria e Siena (atualmente Assuã) era cerca de 780 km, Eratóstenes obteve uma estimativa para o raio da Terra.

(TRINDADE, R.I.F; MOLINA, E.C. Geofísica: A Terra vista pelo buraco da fechadura. IAG-USP, online.Disponível em Acesso em 20 de outubro de 2016. ADAPTADO).

O princípio fundamental da óptica levado em consideração por Eratóstenes foi:

Com relação à óptica geométrica ou óptica física, assinale V para a afirmativa correta e F para a falsa.

( ) Na óptica geométrica a luz se propaga sempre em linha reta, mesmo para meios não homogêneos, razão pela qual só é possível explicar o efeito de miragens com o auxílio da óptica ondulatória.

( ) A existência do arco-íris é explicada pela interferência da luz refletida nas gotas de água da atmosfera, do mesmo modo que as cores observadas nas asas das borboletas são explicadas pela interferência da luz refletida nas diferentes faces de suas asas.

( ) Sob certas condições atmosféricas, é possível observar uma aréola colorida em volta da lua. Esse é um efeito causado pela refração da luz em gotículas de água da atmosfera terrestre. A borda externa da aréola é avermelhada, pois a luz vermelha refrata mais do que a azul, já que seu comprimento de onda é maior do que o da luz azul.

As afirmativas são, respectivamente,

Um helicóptero de resgate realiza operação de busca a um avião de pequeno porte que caiu no mar. Quando achava-se a 10m acima do nível do mar, seus ocupantes enxergaram o avião a uma profundidade aparente de 20m, conforme representa a figura. A profundidade real a que se acha o avião, admitindo que o índice de refração da água do mar é igual a 3/2 e que os ângulos com relação a normal são pequenos, será:

Quanto a um espelho plano, pode-se dizer que ele forma:

Um prisma é um sólido geométrico formado por uma face superior e uma face inferior paralelas e congruentes ligadas por arestas. As laterais de um prisma são paralelogramos. No entanto, para o contexto da óptica, é chamadoprismao elemento óptico transparente com superfícies retas e polidas que é capaz de refratar a luz nele incidida. O formato mais usual de um prisma óptico é o de pirâmide com base quadrangular e lados triangulares. Analise as afirmativas seguintes, relacionadas ao prisma, destacado no texto, e marque a alternativa CORRETA.

I. Denomina-se de prisma óptico todo meio heterogêneo e transparente limitado por duas faces planas paralelas.

II. O prisma óptico pode ser utilizado para fazer a decomposição da luz branca.

III. A luz branca é composta de seis componentes coloridos, ou seja, ela é policromática.

Certos cristais semicondutores são sintetizados e apresentam uma propriedade chamada atividade óptica, que é responsável por girar a polarização de um feixe de luz polarizada ao atravessá-los em uma determinada direção. Considere um cristal semicondutor opticamente ativo em forma de cubo com 8 mm de aresta, conforme mostrado na figura. Um feixe de laser incide perpendicularmente ao plano xy do cristal com polarização – i e emerge do outro lado com polarização + i. Qual a atividade óptica do cristal?

O critério para a seleção de uma tecnologia específica para deposição de filmes finos pode ser baseado numa variedade de considerações técnicas. A diversidade de tipos de filmes finos de diferentes materiais pode ser depositada para uma variedade de aplicações dependendo de sua aplicação. Como se sabe, as características de um filme fino são diferentes de suas propriedades como “bulk”. Qual característica do filme depositado é considerada como decisiva na escolha da tecnologia de deposição?

Óptica é a parte da ciência que estuda os fenômenos luminosos. Quanto a esse conceito é CORRETO afirmar que:

A respeito do fenômeno da refração, assinale a alternativa correta.

O fenômeno da reflexão da luz ocorre sempre que uma onda eletromagnética com frequência na faixa do visível incide sobre um corpo opaco, e ele devolve a onda incidente para o meio de onde ela partiu. Em relação à teoria física da reflexão da luz, assinale a alternativa correta.

A respeito da teoria física da reflexão da luz, é correto afirmar que a reflexão que ocorre em espelhos côncavos sempre gerará imagens de natureza

Analise a figura abaixo.

Usando um banco óptico, posiciona-se um ponto luminoso P, uma lente delgada L com distância focal 20cm e um espelho convexo E, conforme indica a figura acima. O ponto luminoso está a 25cm da lente, e esta dista 40cm do espelho. Verifica-se que a imagem final do ponto luminoso (formada pelo sistema lente+espelho+lente) coincide exatamente com o próprio ponto luminoso. Qual a distância focal do espelho, em centímetros?

Mais e mais salas de projeção estão exibindo filmes no formato 3D. Nesse formato, os equipamentos são dois projetores que iluminam a tela do cinema. Um projetor emite ondas de luz numa direção de oscilação e o outro, numa direção perpendicular a do primeiro. As cenas projetadas por cada um deles possuem ângulos diferentes, fazendo com que a cena captada pelos olhos humanos ofereça uma sensação de profundidade. As lentes dos óculos utilizados para assistir a esse tipo de filme filtram as imagens dos dois projetores: cada lente deixa passar apenas uma das ondas de luz, e assim cada olho “vê” a imagem de um dos dois projetores.

As lentes dos óculos agem como

Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (Ibn al-Haytham; 965-1040 d.C.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que, com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em um tecido utilizado como anteparo.

ZEWAIL, A. H. Micrographia of the twenty-first century: from camera obscura to 4D microscopy. Philosophical Transactions of the Royal Society A, v. 368, 2010 (adaptado).

Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à)

Assinale a opção que apresenta somente características das imagens formadas por espelhos planos para os objetos reais.

Um dentista munido de uma lupa analisa um dente do seu paciente. Sua lupa é constituída por uma lente convergente com distância focal de 5 cm. Ao utilizá-la, ele vê a imagem virtual da impressão digital aumentada de 20 vezes em relação ao tamanho real. Com base nesses dados, a distância que separa a lupa do dente é:

Em uma aula do curso de formação de policiais, o instrutor mostrou o funcionamento de um banco óptico aos estudantes. Um objeto real estava montado sobre o eixo central, alinhado com uma lente simétrica e delgada a 25 cm da lente. O índice de refração da lente (n) é de 1,20 e o aumento linear transversal é igual a – 0,10.

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.

Um estudante foi ao oftalmologista, reclamando que, de perto, não enxergava bem. Depois de realizar o exame, o médico explicou que tal fato acontecia porque o ponto próximo da vista do rapaz estava a uma distância superior a 25 cm e que ele, para corrigir o problema, deveria usar óculos com “lentes de 2,0 graus“, isto é, lentes possuindo vergência de 2,0 dioptrias.

Do exposto acima, pode-se concluir que o estudante deve usar lentes

Um estudante colocou um objeto qualquer entre as superfícies refletoras de dois espelhos planos associados e que formavam entre si um ângulo $q$ , obtendo n imagens. Quando reduziu o ângulo entre os espelhos para $\frac{\theta }{5}$ passou a obter m imagens. A relação entre m e n é: