Algumas questões de óptica dos últimos vestibulares – Prof. Rafael

1 – (FATEC – 2011) Considere a figura a seguir que representa uma caixa cúbica que tem, em uma de suas faces um

espelho plano com a face espelhada (refletora) voltada para dentro do cubo.

Se um raio luminoso incidir pelo vértice C e atingir o centro O

do espelho, podemos afirmar que o raio refletido atingirá o

vértice:

a. A

b. B

c. C

d. D

e. E

2 – (FATEC – 2012) As superfícies esféricas e refletoras têm inúmeras aplicações práticas no dia a dia. Os espelhos

convexos, que são usados em retrovisores de moto, ônibus e entradas de lojas comerciais, prédios e elevadores, têm

como finalidade

a. aumentar o campo visual e formar imagens reais e maiores.

b. aumentar o campo visual e formar imagens virtuais e maiores.

c. aumentar o campo visual e formar imagens virtuais e menores.

d. diminuir o campo visual e formar imagens reais e maiores.

e. diminuir o campo visual e formar imagens virtuais e menores.

3 – (FATEC – 2013) A tecnologia dos raios laser é utilizada em inúmeras aplicações industriais, tais como o corte de

precisão, a soldagem e a medição de grandes distâncias. Guardadas suas características especiais, o laser pode sofrer

absorção, reflexão e refração, como qualquer outra onda do espectro luminoso.

Sobre esses fenômenos da luz, é correto afirmar que um feixe de laser,

a. ao atravessar do ar para outro meio, muda a direção original de propagação, para qualquer que seja o

ângulo de incidência.

b. ao atravessar da água para o vácuo propaga-se com velocidade maior na água e, por esse motivo, a água é

considerada um meio menos refringente que o vácuo.

c. ao se propagar em direção à superfície refletora de um espelho convexo, paralelamente ao seu eixo

principal, reflete-se passando pelo foco desse espelho.

d. ao se propagar em direção à superfície refletora de um espelho côncavo, paralelamente ao seu eixo

principal, reflete-se passando pelo foco desse espelho.

e. ao se propagar em direção à superfície refletora de um espelho côncavo, incidindo no centro de curvatura

do espelho, reflete-se passando pelo foco desse espelho.

4 – (FUVEST – 2010)Uma determinada montagem óptica é composta

por um anteparo, uma máscara com furo triangular e três lâmpadas,

L1, L2 e L3, conforme a figura abaixo. L1 e L3 são pequenas lâmpadas

de lanterna e L2, uma lâmpada com filamento extenso e linear, mas

pequena nas outras dimensões. No esquema, apresenta-se a imagem

projetada no anteparo com apenas L1 acesa.

O esboço que melhor representa o anteparo iluminado pelas três

lâmpadas acesas é:

5 – (FUVEST – 2011) Um objeto decorativo consiste de um bloco de vidro transparente, de índice de refração igual a

1,4, com a forma de um paralelepípedo, que tem, em seu interior, uma bolha,

aproximadamente esférica, preenchida com um líquido, também transparente, de índice

de refração n. A figura ao lado mostra um perfil do objeto. Nessas condições, quando a luz

visível incide perpendicularmente em uma das faces do bloco e atravessa a bolha, o objeto

se comporta, aproximadamente, como

a. uma lente divergente, somente se n > 1,4.

b. uma lente convergente, somente se n > 1,4.

c. uma lente convergente, para qualquer valor de n.

d. uma lente divergente, para qualquer valor de n.

e. se a bolha não existisse, para qualquer valor de n.

6 – (FUVEST – 2012) Uma fibra ótica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou polímero,

de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distâncias,

com baixas perdas de intensidade. A fibra ótica é constituída de um

núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como

esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o índice de

refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do

ângulo de incidência θ do feixe luminoso, para que toda a luz incidente

permaneça no núcleo, é, aproximadamente,

a. 45o

b. 50o

c. 55o

d. 60o

e. 65o

7 – (FUVEST – 2013) A extremidade de uma fibra ótica adquire o formato arredondado de uma microlente ao ser

aquecida por um laser, acima da temperatura de fusão. A figura abaixo ilustra o formato da microlente para tempos

de aquecimento crescentes (t1 < t2 < t3).

Considere as afirmações:

I. O raio de curvatura da microlente aumenta com

tempos crescentes de aquecimento.

II. A distância focal da microlente diminui com tempos

crescentes de aquecimento.

III. Para os tempos de aquecimento apresentados na

figura, a microlente é convergente.

Está correto apenas o que se afirma em

a. I.

b. II.

c. III.

d. I e III.

e. II e III.

8 – (UEL – 2010) A partir da descoberta das lentes, tornou-se possível corrigir deficiências de visão decorrentes da

incapacidade do olho de focalizar as imagens sobre a retina.

Com base no enunciado e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir:

I. Pessoas com hipermetropia têm globos oculares mais longos que o normal, o que impede a focalização

correta de objetos mais próximos. Neste caso, os raios de luz convergem antes da retina.

II. Em casos de presbiopia, as imagens são formadas depois da retina, fazendo com que a pessoa afaste os

objetos para vê-los melhor. Este problema é corrigido com lentes convergentes.

III. Nos últimos anos, houve significativa diminuição da espessura das lentes, para um mesmo grau de

distúrbio de visão, devido à descoberta de novos materiais com alta transparência e alto índice de

refração.

IV. O problema de astigmatismo, corrigido com lentes esferocilíndricas, é uma deficiência causada pela

assimetria na curvatura da córnea, que ocasiona a projeção de imagens sem nitidez na retina.

Assinale a alternativa correta.

a. Somente as afirmativas I e II são corretas.

b. Somente as afirmativas I e III são corretas.

c. Somente as afirmativas II e IV são corretas.

d. Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.

e. Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

9 – (UEL – 2010) Isaac Newton acreditava que a luz era composta por partículas, enquanto seu contemporâneo

Christiaan Huygens acreditava que a luz era uma onda. Essa controvérsia ressurgiu no início do século XX, quando

concluiu-se que a luz não se tratava exclusivamente de um corpúsculo, tampouco de uma onda, mas ambas as

características poderiam ser a ela atribuídas.

Com base nos conhecimentos sobre a natureza da luz e seu comportamento, considere as afirmativas:

I. As lâmpadas fluorescentes emitem fótons de luz branca de mesma frequência.

II. A luz, ao impressionar uma chapa fotográfica, transfere-lhe energia, revelando seu aspecto corpuscular.

III. As várias cores do espectro visível são resultantes de fótons de diferentes energias.

IV. A luz difrata ao atravessar uma fenda, revelando seu aspecto ondulatório.

Assinale a alternativa correta.

a. Somente as afirmativas I e II são corretas.

b. Somente as afirmativas I e III são corretas.

c. Somente as afirmativas III e IV são corretas.

d. Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.

e. Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

10 – (UNESP – 2010) Um professor de física propôs aos seus alunos que

idealizassem uma experiência relativa ao fenômeno luminoso. Pediu

para que eles se imaginassem numa sala completamente escura, sem

qualquer material em suspensão no ar e cujas paredes foram pintadas

com uma tinta preta ideal, capaz de absorver toda a luz que incidisse

sobre ela. Em uma das paredes da sala, os alunos deveriam imaginar

uma fonte de luz emitindo um único raio de luz branca que incidisse

obliquamente em um extenso espelho plano ideal, capaz de refletir toda

a luz nele incidente, fixado na parede oposta àquela na qual o estudante

estaria encostado (observe a figura).

Se tal experiência pudesse ser realizada nas condições ideais propostas pelo professor, o estudante dentro da sala

a. enxergaria somente o raio de luz.

b. enxergaria somente a fonte de luz.

c. não enxergaria nem o espelho, nem o raio de luz.

d. enxergaria somente o espelho em toda sua extensão.

e. enxergaria o espelho em toda sua extensão e também o raio de luz.

11 – (UNESP – 2010) Escolhido como o Ano Internacional da Astronomia, 2009 marcou os 400 anos do telescópio

desenvolvido pelo físico e astrônomo italiano Galileu Galilei. Tal instrumento óptico é constituído de duas lentes:

uma convergente (objetiva) e outra divergente (ocular). A tabela indica o perfil de 4 lentes I, II, III e IV que um aluno

dispõe para montar um telescópio como o de Galileu.

Para que o telescópio montado pelo aluno represente adequadamente um telescópio semelhante ao desenvolvido

por Galileu, ele deve utilizar a lente

a. I como objetiva e a lente II como ocular.

b. II como objetiva e a lente I como ocular.

c. I como objetiva e a lente IV como ocular.

d. III como objetiva e a lente I como ocular.

e. III como objetiva e a lente IV como ocular.

12 – (UNESP – 2011) Para que alguém, com o olho normal, possa distinguir um ponto separado de outro, é

necessário que as imagens desses pontos, que são projetadas em sua retina, estejam separadas uma da outra a uma

distância de 0,005 mm.

Adotando-se um modelo muito simplificado do olho humano

no qual ele possa ser considerado uma esfera cujo diâmetro

médio é igual a 15 mm, a maior distância x, em metros, que

dois pontos luminosos, distantes 1 mm um do outro, podem

estar do observador, para que este os perceba separados, é

a. 1;

b. 2;

c. 3.

d. 4.

e. 5.

13 – (UNESP -2011) Considere um raio de luz monocromático de comprimento de onda λ, que incide com ângulo θi

em uma das faces de um prisma de vidro que está imerso no ar, atravessando-o como indica a figura.

Sabendo que o índice de refração do vidro em relação ao

ar diminui com o aumento do comprimento de onda do

raio de luz que atravessa o prisma, assinale a alternativa

que melhor representa a trajetória de outro raio de luz de

comprimento 1,5 λ, que incide sobre esse mesmo prisma

de vidro.

14 – (UNESP – 2012) Em um experimento didático de óptica geométrica, o professor apresenta aos seus alunos o

diagrama da posição da imagem conjugada por uma lente esférica delgada, determinada por sua coordenada p’, em

função da posição do objeto, determinada por sua

coordenada p, ambas medidas em relação ao centro óptico

da lente.

Analise as afirmações.

I. A convergência da lente utilizada é 5 di.

II. A lente utilizada produz imagens reais de objetos

colocados entre 0 e 10 cm de seu centro óptico.

III. A imagem conjugada pela lente a um objeto linear

colocado a 50 cm de seu centro óptico será invertida

e terá ¼ da altura do objeto.

Está correto apenas o contido em

a. II.

b. III.

c. I e II.

d. I e III.

e. II e III.

15 – (UNESP – 2012) A luz visível é uma onda eletromagnética, que na

natureza pode ser produzida de diversas maneiras. Uma delas é a

bioluminescência, um fenômeno químico que ocorre no organismo de

alguns seres vivos, como algumas espécies de peixes e alguns insetos,

onde um pigmento chamado luciferina, em contato com o oxigênio e com

uma enzima chamada luciferase, produz luzes de várias cores, como

verde, amarela e vermelha.

Isso é o que permite ao vaga-lume macho avisar, para a fêmea, que está chegando, e à fêmea indicar onde está,

além de servir de instrumento de defesa ou de atração para presas.

As luzes verde, amarela e vermelha são consideradas ondas eletromagnéticas que, no vácuo, têm

a. os mesmos comprimentos de onda, diferentes frequências e diferentes velocidades de propagação.

b. diferentes comprimentos de onda, diferentes frequências e diferentes velocidades de propagação.

c. diferentes comprimentos de onda, diferentes frequências e iguais velocidades de propagação.

d. os mesmos comprimentos de onda, as mesmas frequências e iguais velocidades de propagação.

e. diferentes comprimentos de onda, as mesmas frequências e diferentes velocidades de propagação.

16 – (UNESP – 2013) Uma haste luminosa de 2,5 m de comprimento está

presa verticalmente a uma boia opaca circular de 2,26 m de raio, que flutua

nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura.

Devido à presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz, apenas

uma parte da haste pode ser vista por observadores que estejam fora da água.

Considere que o índice de refração do ar seja 1,0, o da água da piscina 4/3,

sen 48,6o = 0,75 e tg 48,6o = 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem

do comprimento da haste igual a

a. 70%.

b. 60%.

c. 50%.

d. 20%.

e. 40%.

17 – (UNESP – 2012)

Cor da chama depende do elemento queimado

Por que a cor do fogo varia de um material para outro?

A cor depende basicamente do elemento químico em maior abundância no material que está sendo queimado. A

mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é a chama amarelada, resultado da combustão do sódio, que

emite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas. Quando, durante a combustão, são liberados átomos de

cobre ou bário, como em incêndio de fiação elétrica, a cor da chama fica esverdeada.

(Superinteressante, março de 1996. Adaptado.)

A luz é uma onda eletromagnética. Dependendo da frequência dessa onda, ela terá uma coloração diferente. O valor

do comprimento de onda da luz é relacionado com a sua

frequência e com a energia que ela transporta: quanto mais

energia, menor é o comprimento de onda e mais quente é a chama

que emite a luz. Luz com coloração azulada tem menor

comprimento de onda do que luz com coloração alaranjada.

Baseando-se nas informações e analisando a imagem, é correto

afirmar que, na região I, em relação à região II,

a. a luz emitida pela chama se propaga pelo ar com maior

velocidade.

b. a chama emite mais energia.

c. a chama é mais fria.

d. a luz emitida pela chama tem maior frequência.

e. a luz emitida pela chama tem menor comprimento de onda.

18 – (Unicamp – 2010) Há atualmente um grande interesse no

desenvolvimento de materiais artificiais, conhecidos como

metamateriais, que tem propriedades físicas não

convencionais. Este é o caso de metamateriais que apresentam

índice de refração negativo, em contraste com materiais

convencionais que tem índice de refração positivo. Essa

propriedade não usual pode ser aplicada na camuflagem de

objetos e no desenvolvimento de lentes especiais.

a) Na figura do espaço de resposta é representado um

raio de luz A que se propaga em um material

convencional (Meio 1) com índice de refração

e incide no Meio 2 formando um ângulo com a normal. Um dos raios B, C, D ou E apresenta uma

trajetória que não seria possível em um material convencional e que ocorre quando o Meio 2 é um

metamaterial com índice de refração negativo. Identifique este raio e calcule o módulo do índice de refração

do Meio 2, , neste caso, utilizando a lei de Snell na forma . Se necessário use

e

b) O índice de refração de um material, , é definido pela razão entre as velocidades da luz no vácuo e no meio.

A velocidade da luz em um material é dada por

, em que é a permissividade elétrica e é a

permeabilidade magnética do material. Calcule o índice de refração de um material que tenha

e

. A velocidade da luz no vácuo é

19 – (Unicamp – 2012) A figura abaixo mostra um espelho retrovisos plano na lateral esquerda de um carro. O

espelho está disposto verticalmente e a altura do seu centro

coincide com a altura dos olhos do motorista. Os pontos da

figura pertencem a um plano horizontal que passa pelo centro

do espelho. Nesse caso, os pontos que podem ser vistos pelo

motorista são:

a) 1, 4, 5 e 9

b) 4, 7, 8 e 9

c) 2, 5, 5 e 9

d) 1, 2, 5 e 9

20 – (Unicamp – 2013) um objeto é disposto em frente a uma lente

convergente, conforme a figura abaixo. Os focos principais da lente são

indicados com a letra F. Pode-se afirmar que a imagem formada pela

lente:

a) É virtual, direita e fica a 6 cm da lente

b) É real, invertida e mede 4 cm.

c) É real, direita e mede 2 cm.

d) É real, invertida e fica a 3 cm da lente.

21 – (Unicamp – 2013) O efeito de imagem tridimensional no cinema e nos televisores 3D é obtido quando se expõe

cada olho a uma mesma imagem em duas posições ligeiramente diferentes. Um modo de se conseguir imagens

distintas em cada olho é através do uso de óculos com filtros polarizadores.

a) Quando a luz é polarizada, as direções dos compôs elétricos e magnéticos são bem definidas. A intensidade

da luz polarizada que atravessa o filtro polarizador é dada por , onde é a intensidade da luz

incidente e é o ângulo entre o campo elétrico e a direção de polarização do filtro. A intensidade

luminosa, a uma distância de uma fonte que emite luz polarizada, é dada por

, em que é a

potência da fonte. Sendo , calcule a intensidade que atravessa um polarizador que se encontra a

da fonte e para o qual .

b) Uma maneira de polarizar a luz é por reflexo. Quando

uma luz não polarizada incide na interface entre dois

meios de índices de refração diferentes com o ângulo

de incidência , conhecido como ângulo de Brewster,

a luz refletida é polarizada, como mostra a figura ao

lado. Nessas condições, , em que é o

ângulo do raio refratado. Sendo o índice de

refração do meio 1 e , calcule o índice de

refração do meio 2.