Questões de Concurso sobre Óptica

Em um dos experimentos de espelhos planos feitos pelo técnico no laboratório de Física do IFMA, ele associou dois espelhos planos em cima de um transferidor de graus. Colocou os dois espelhos planos com as superfícies refletoras se defrontando, formando um ângulo de 15° entre eles. Em frente a esses dois espelhos associados, ele colocou uma moeda. Com base nesses dados, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de imagens de moedas que o técnico viu nos espelhos.

Em aula prática sobre óptica, os estudantes tiverem que observar, atentamente, a projeção de sombras formadas a partir de fontes de luzes pontuais e extensas e anotar suas conclusões. Acertou o aluno que fez a seguinte afirmação:

A óptica de elétrons é uma área essencial na construção e no funcionamento de equipamentos de microscopia e aceleradores de partículas. Nesses sistemas, a fonte de elétrons é muitas vezes baseada na emissão termiônica, onde um eletrodo (filamento) é aquecido a altas temperaturas e os elétrons são ejetados e acelerados por um potencial elétrico E₀. Fontes termiônicas apresentam perda de coerência temporal devido à dispersão em energia (ΔE) do feixe de elétrons emitido. Essa dispersão em energia indica quão monocromática é a radiação emitida, e apresenta efeitos na resolução de sistemas ópticos devido à chamada ‘aberração cromática’, ilustrada na figura 18.

Figura 18

Disponível em: https://www.jeol.com/words/semterms/20121024.011200.php. Acesso em: 15 ago. 2023. (Adaptado).

Essa dispersão no plano focal é denominado "círculo de mínima confusão", cujo diâmetro é dado pela equação:

$d=C_C\frac{\Delta E}{E_0}\alpha$

onde d é o diâmetro do “círculo de mínima confusão”; C_c é o coeficiente de aberração cromática da lente; ΔE é a dispersão em energia do feixe de elétrons; E₀ é a energia do feixe; e α é o semi-ângulo de convergência na lente.

Sobre esses conceitos, assinale (V) para Verdadeiro ou (F) para falso nas afirmações a seguir:

( ) Aumentar a distância focal pode reduzir o efeito da aberração cromática.

( ) Reduzir a energia do feixe de elétrons reduz o efeito da aberração cromática.

( ) Aumentar a energia do feixe aumenta a profundidade de foco do sistema óptico.

( ) Aumentar a temperatura da fonte emissora leva a um aumento na dispersão em energia do feixe, intensificando o efeito da aberração cromática.

( ) Aumentar o tamanho da abertura na lente leva a uma redução no efeito da aberração cromática.

A sequência correta é:

Uma lupa com lente biconvexa de raios de curvatura iguais a 10 cm e índice de refração igual a 1,5 está imersa no ar.

Considere que:

I- um objeto cujo tamanho real é 2,0 cm encontra-se a 1,0 cm da lente,

II- a velocidade da luz no ar é igual à do vácuo.

O tamanho da imagem vista pelo observador através da lente é

A luz é um fenômeno estudado pela óptica, uma área da física, mas com importantes implicações na área biológica. Sobre este tema, é correto afirmar que:

Fogão solar diminui consumo de lenha

Uma solução engenhosa e barata para cozinhar alimentos utilizando apenas energia solar foi apresentada ao Ministério do Meio Ambiente no começo de janeiro pelo engenheiro civil e professor aposentado da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), Arnaldo Moura Bezerra. O fogão solar é um aparelho feito de folhas de alumínio fixadas sobre uma superfície de fibra de vidro em forma de parabólica. Com o sol a pino, a energia solar é captada pelo aparelho e dirigida para o ponto onde a panela é colocada. O fogão ferve água em 15 minutos, cozinha 250 gramas de arroz em 38 minutos e 500 gramas de feijão em 1 hora e 40 minutos. “O aparelho é próprio para regiões áridas, onde há muito sol e pouca lenha”, diz Bezerra, que gastou R$ 150 para fazer o protótipo.

Fonte: https://revistapesquisa.fapesp.br/fogao-solar-diminui-consumo-de-lenha/ Acessado em: 15/10/2022.

Admitindo-se que o mesmo fogão solar seja feito em uma forma esférica de material refletor, com um raio de curvatura de 3 m e que o foco do espelho é a posição ideal para colocar a panela nesse fogão, para aproveitar o máximo do calor para o cozimento do alimento. Qual é a posição do foco neste caso?

Um estudante, em um laboratório, deseja ver um ponto “X” olhando diretamente para o espelho plano S₁. Os dois espelhos S₁ e S₂ estão perpendiculares ao plano do papel. A figura exibe possíveis segmentos de retas no plano do papel que saem do ponto P e incidem em S₁ e refletem em S₂.

Entre os trajetos mostrados, qual é aquele que exibe, corretamente, o caminho percorrido pelo feixe de luz até o ponto X?

Espelhos esféricos são sistemas ópticos de propriedades reflexivas com a capacidade de ampliar ou diminuir as imagens formadas. Esses espelhos são amplamente utilizados em nosso cotidiano, como nos retrovisores laterais do carro e nos espelhos de segurança em lojas.

Para um experimento hipotético, suponha que um objeto de 8 cm de altura será colocado a 12 cm de um espelho esférico e que a imagem formada será real e estará localizada a 4 cm deste espelho. Qual o tipo de espelho utilizado e o valor da sua distância focal?

Miopia, hipermetropia e astigmatismo são os distúrbios da visão mais frequentes.

Conheça os sintomas e como são feitos diagnóstico e tratamento

É difícil conhecer alguém que não tenha algum desses distúrbios de visão. Não é à toa: os três são extremamente comuns, já que cada um deles conta com mais de 2 milhões de casos por ano no Brasil.[...] A miopia é um distúrbio visual caracterizado por um globo ocular mais “longo”, o que provoca a formação da imagem antes que a luz chegue até a retina. A hipermetropia é o oposto da miopia, ou seja, o olho é mais “curto”, o que faz com que a imagem se forme depois da retina. O astigmatismo ocorre quando a córnea tem uma curvatura irregular, ovalada, o que faz com que a luz sofra desvios, concentre-se em diversos pontos e forme a imagem em múltiplas regiões. O problema também pode ocorrer por deformações no cristalino, mas esses casos são menos frequentes.

Fonte: https://drauziovarella.uol.com.br/doencas-e-sintomas/miopia-hipermetropia-e-astigmatismo/ Acessado em: 12/10/2022.

Esses “distúrbios da visão” podem ser facilmente corrigidos com o uso de lentes. Para correção da Miopia e da Hipermetropia, recomenda-se, respectivamente, o uso de lentes:

Uma almofada com listras nas cores azul e branca é colocada em uma sala escura e iluminada com luz vermelha.

As listras azuis e brancas são vistas, respectivamente, como

Na compra de lentes para óculos, uma pessoa recebe ofertas de dois modelos, A e B, cuja única diferença está nos seus índices de refração, respectivamente n_A=1,5 e n_B=1,7. As velocidades de propagação da luz no ar, dentro da lente A e dentro da lente B são aqui chamadas, respectivamente, de c, v_A e v_B. É correto afirmar que:

As fibras ópticas são bastante usadas na medicina e nas comunicações de banda larga. Sua importância se deve ao fato de que nelas a luz se propaga em seu interior, apesar de serem feitas de material transparente. Esse fenômeno pode ser explicado por meio de uma lei da óptica geométrica conhecida como

A reflexão da luz é um fenômeno óptico no qual um feixe de luz, ao incidir sobre uma superfície, retorna ao seu meio de origem. Em função desse fenômeno, é possível enxergar objetos, pois a luz incide sobre os corpos. A reflexão de um raio de luz, incidindo em uma superfície polida P, pode ser esquematizada da seguinte forma, em que ı̂ é o ângulo de incidência, $\hat{r}$ é o ângulo de reflexão e N é uma reta perpendicular (normal) ao espelho (superfície polida).

Internet: <www.penta3.ufrgs.br> (com adaptações).

Tendo como referência as informações anteriores e conhecimentos relativos à reflexão da luz, assinale a opção correta.

Acerca da visão humana e da óptica da visão, assinale a opção correta.

Considere um bloco de material transparente que esteja sendo atravessado por um feixe luminoso. Admita a velocidade da luz, ao atravessar o bloco, de 1,8 × 10${}^8$ m/s e considere a velocidade da luz no vácuo igual a 3 × 10${}^8$ m/s. Assinale a opção que apresenta corretamente o índice de refração do bloco de material transparente.

Em um microscópio composto, a imagem I₁ de um objeto O é formada primeiramente pela objetiva e depois aumentada pela ocular, gerando a imagem final I₂. Um professor utiliza um microscópio composto de aumento linear transversal igual a -100 para observar um pequeno objeto posicionado a 20,0 mm da lente objetiva. Considerando que a separação entre a objetiva e a ocular é de 400 mm e que a imagem I₁ localiza-se a 80,0 mm da ocular, assinale a alternativa correta para a posição final da imagem I₂ em relação à ocular.

A lente corretiva apropriada para uma pessoa que não consegue ver distintamente objetos colocados a uma distância superior a 50 cm deve ser divergente e distância focal de −50 cm.

Considere um sistema óptico constituído de um tubo cilíndrico opaco no qual foi acoplado internamente uma lente esférica gaussiana plano-convexa, de índice de refração n = 1,5 e raio de curvatura R = 0,5 m para a face convexa, conforme Figura 1 a seguir.

Figura 1

Nessa disposição, a lente divide o tubo em duas partes que são preenchidas com materiais homogêneos, transparentes e isotrópicos de índices de refração n₁ = 2 e n₂ = 1, tal que n₁ > n > n₂.

A partir dessa configuração, faz-se incidir um feixe de luz paralelo ao eixo do cilindro e ao eixo óptico principal da lente, que, após refratar-se, converge para o ponto focal P (Figura 2).

Figura 2

Posteriormente, utilizando o mesmo sistema óptico, porém trocando-se o material de índice de refração n₁ por um outro, também homogêneo, transparente e isotrópico, de índice de refração n₃ = 3, e incidindo o mesmo feixe de luz paralelo ao eixo do cilindro sobre a lente, obtêm-se o ponto focal P’ (Figura 3).

Figura 3

Nessas condições, a razão $\left(\frac{P}{P^{\prime }}\right)$ entre as distâncias P e P’ é dada por

Um objeto real de altura H foi colocado em frente a um espelho, esférico e estigmático, perpendicularmente sobre o eixo principal deste. A distância entre o objeto e a imagem é de 75 cm. A imagem conjugada é virtual, direita e apresenta uma altura de ¼ de H. Portanto, pode-se concluir, corretamente, que se trata de um espelho __________ com a distância focal igual a ______ cm.

Assinale, entre as alternativas a seguir, aquela que preenche corretamente e respectivamente as lacunas do texto anterior

Observe as imagens a seguir:

Fonte: CORBELLA, Oscar; YANNAS, Simos (2009), editado.

Com relação ao princípio da reflexão das superfícies em edificações, pode-se afirmar que as ilustrações em (1) e (2) representam, respectivamente, reflexões do tipo: