Questões de Concurso sobre Óptica Geométrica

Um feixe de luz que se propaga em um meio 1 passa a se propagar em um meio 2, conforme ilustra a figura ao lado.

São feitas as seguintes afirmações:

I. A velocidade de propagação da luz no meio 1 é menor que a velocidade de propagação da luz no meio 2.

II. O índice de refração do meio 2 é maior que o índice de refração do meio 1.

III. O feixe será totalmente refletido no meio 1, se o ângulo de incidência for maior que 36°.

IV. O ângulo de refração será de 30°, se o ângulo de incidência for de 60°.

De acordo com as afirmativas, conclui-se que estão corretas apenas

Analise a seguinte imagem de um olho humano:

Imagem: oftalmologistabh.com.br

Sobre a imagem, podemos afirmar que:

Uma das principais técnicas utilizadas para a investigação na área de matéria condensada é a espectroscopia Raman. Uma amostra do material é irradiada por um feixe de laser intenso na região do visível próximo ao UV. A luz é geralmente espalhada numa direção perpendicular ao feixe do laser incidente. Uma explicação clássica para o espalhamento Raman (pois o efeito é quântico) pode ser dada considerando-se um campo elétrico da onda eletromagnética (feixe do laser) oscilando como $E=E_0\cos 2\pi v_{0}t$ , sendo $E_0$ a amplitude de vibração e $v_0$ a frequência do laser. Considerando-se que a molécula sofre uma polarização dada por e que a molécula vibra com uma frequência , o deslocamento molecular será dado por: $x=x_0\cos 2\pi v_{m}t$ , onde $x_0$ é a amplitude de vibração da molécula. Considere que a vibração é pequena de tal forma que a polarizabilidade α é linear em x e pode ser expandida até primeira ordem em torno da posição de equilíbrio da molécula $(\alpha ={\alpha }_0+\frac{\vartheta \alpha }{\vartheta x}x)$

(sendo ${\alpha }_0$ a polarizabilidade na posição de equilíbrio). A polarização resultante que explica os espectros observados da amostra é dada por

A figura a seguir mostra o esboço de um experimento realizado com três pares de filtros polarizadores. Cada par foi montado de modo a ficar numa direção perpendicular à direção de propagação de um feixe paralelo de luz não polarizada, de intensidade I₀, que incide inicialmente no polarizador P₁. A direção de polarização de cada filtro está indicada pela linha tracejada e seu ângulo com o eixo horizontal ou o eixo vertical:

A partir destas informações, podemos afirmar que a fração da intensidade da luz incidente que atravessa os filtros nas três montagens satisfaz a relação:

Os eclipses solares e lunares são fenômenos ópticos que sempre foram cobertos de fascínio e lendas. As sombras e as penumbras formadas devido ao alinhamento da Terra, Lua e Sol são comprovações de um dos Princípios da Óptica Geométrica. Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que corresponde ao Princípio que se refere aos fenômenos celestes descritos.

Considere‐se que uma luz, com comprimento de onda $\lambda$ igual a 600 nm, incida sobre uma fenda estreita e longa. Nesse caso, o ângulo $\theta$ do primeiro mínimo da fenda, se a largura da fenda for de 2 mm, será dado por $\theta$ = sen^-1 $\left(\frac{1}{3}.10^{-4}\right)$

No esquema, F e F' são os focos principais, O é o centro óptico e A e A' os pontos principais.

Um objeto posicionado no ponto A irá formar uma imagem:

Em óptica geométrica , grande parte dos resultados obtidos, ocorre mediante aproximação chamada paraxial, ou seja, para pequenos ângulos. Na figura a seguir, uma lâmpada encontra-se posicionada em frente de um espelho esférico; os raios de luz saindo da lâmpada seguem a trajetória indicada, pois ela está situada:

Uma gota de água em repouso sobre uma régua de plástico, pode ser considerada, utilizando uma boa aproximação, como uma semiesfera. Ao olharmos os objetos através dessa gota, eles aumentam ou diminuem de tamanho conforme se afasta ou se aproxima a régua do objeto. Fazendo algumas considerações, a gota de água pode ser utilizada como uma lente e os efeitos ópticos do plástico podem ser desprezados. Se a gota tem raio de curvatura de 5,0 mm e índice de refração 1,35 em relação ao ar, podemos afirmar que a distância focal dessa gota é de aproximadamente:

Um professor faz duas montagens em um laboratório de óptica. Na primeira delas, uma fonte de luz coerente incide sobre uma minúscula fenda, na qual a luz é projetada em um determinado anteparo. Na segunda, a mesma fonte de luz incide sobre duas fendas minúsculas e também é projetada sobre esse anteparo.

Com esses dois experimentos, o professor pretende mostrar os fenômenos ópticos, respectivamente:

Uma pequena bola B se aproxima de um espelho plano E com velocidade de módulo constante v = 9,0 m/s. A trajetória da bola faz um ângulo θ = 30° com a superfície do espelho.

De acordo com os Princípios da Óptica Geométrica, é CORRETO afirmar que

Um experimento para fabricar micro ou nanoestruturas em um substrato fotossensível pode ser feito expondo-se o material a um padrão de intensidade luminoso não uniforme produzido pela interferência de dois feixes coerentes. Considere dois feixes coerentes de laser em 532 nm, oriundos da mesma fonte, e que interferem entre si formando um ângulo de 60º. O padrão de intensidade produzido pela interferência dos dois feixes incide em um filme fotossensível e produz uma grade de difração de período espacial Δ. Nesse contexto, o valor de Δ é

(Dado: sen 30° = 0,5)

Um feixe de luz linearmente polarizada atravessa um sistema óptico conforme indicado na figura abaixo.

Qual é a alternativa que indica o estado de polarização da luz emergente da placa de um quarto de onda?

Associe corretamente os princípios da óptica geométrica, com suas respectivas definições, constantes abaixo.

I. Princípio da propagação retilínea da luz.

II. Princípio da independência dos raios de luz.

III. Princípio da reversibilidade dos raios de luz.

( ) Num meio homogêneo a luz se propaga em linha reta.

( ) A trajetória ou caminho de um raio não depende do sentido da propagação.

( ) Os raios de luz se propagam independentemente dos demais.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta para o preenchimento das lacunas acima.

Em um experimento de interferometria entre dois feixes de luz laser, uma lâmina de vidro de índice de refração 1,7 e de espessura t = 9,8 mm é colocada em um dos braços do interferômetro para ajustar a diferença de caminho óptico entre eles. Acidentalmente a lâmina foi fixada com uma inclinação de 20° em relação à posição correta. Qual o desvio D sofrido pelo feixe em relação à direção correta de propagação?

(Considere n_AR = 1; sen 20° = 0,34; sen 11,5º = 0,20; cos 11,5° = 0,98; sen 8,5° = 0,15)

Dadas as afirmativas relacionadas com a natureza da luz e suas características de propagação,

I. No processo de polarização por reflexão numa interface ar-vidro, a luz natural será totalmente polarizada, com o vetor campo elétrico perpendicular ao plano de incidência, desde que o ângulo de incidência seja igual ao ângulo de Brewster.

II. Um feixe luminoso está sujeito ao fenômeno da reflexão interna total quando incide sobre a superfície de separação de um meio com índice de refração menor para outro com índice de refração maior.

III. A luz branca será decomposta em suas componentes monocromáticas quando atravessar uma interface ar-vidro, tendo a componente vermelha o ângulo de refração maior do que a componente azul.

IV. O princípio de Huygens é um método de análise da óptica geométrica que é usado para explicar o comportamento da luz, como a reflexão e a refração, ao se propagar em diversos meios.

verifica-se que estão corretas apenas

O interferômetro de Michelson é um importante dispositivo experimental baseado no efeito de interferência entre ondas eletromagnéticas coerentes. Seu princípio de funcionamento é baseado em um feixe de luz monocromática que é dividido em dois percorrendo caminhos ortogonais entre si. Padrões de interferência apresentando franjas são observados em um anteparo quando esses feixes que estão ópticamente alinhados se interferem. Este aparato apresenta uma grande capacidade de resolução para detectar alterações nos caminhos ópticos dos dois braços. A grande precisão da medida para detectar deslocamentos entre posições dos máximos e mínimos das franjas de interferência possibilitou a sua utilização por Michelson-Morley para comprovação da não existência do Éter. O interferêmetro montado sobre uma base giratória permitia alternar seus braços com relação à direção de rotação da Terra em sua órbita em torno do sol. Considerando-se que a luz monocromática utilizada no experimento era de 550 nm, o caminho óptico de cada braço do interferômetro era igual e media 11,0 m, e considerando que a velocidade de translação da Terra em torno do Sol é de 30 km/s, qual o deslocamento esperado entre as franjas quando o interferômetro era girado de 90º com relação à direção de translação da Terra em sua órbita? (Considere c = 300.000 km/s).

Observe a figura abaixo.

Um estudante, ao realizar um experimento, construiu, com uma lata de leite, uma câmara escura de oriflcio. Para isso, ele fez um furo no centro do fundo da lata e em seguida, retirou a tampa do outro lado, colando um disco de papel vegetal nessa tampa.

Ao colocar uma lâmpada acesa distante 60 cm de sua câmara escura de orifício, o estudante viu a projeção da imagem da lâmpada sobre o papel vegetal, conforme mostra a figura acima.

Observando as medidas obtidas no experimento, é correto afirmar que o tamanho da lâmpada utilizada é de

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 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.