1º Lista de exercícios óptica geométrica Prof: Ricardo

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1 1º Lista de exercícios óptica geométrica Prof: Ricardo Questão 1: (PUC-SP) A um aluno foi dada a tarefa de medir a altura do prédio da escola que frequentava. O aluno, então, pensou em utilizar seus conhecimentos de ótica geométrica e mediu, em determinada hora da manhã, o comprimento das sombras do prédio e a dele próprio projetadas na calçada (L e l, respectivamente). Facilmente chegou à conclusão de que a altura do prédio da escola era de cerca de 22,1 m. As medidas por ele obtidas para as sombras foram L= 10,4 m e l = 0,8 m. Qual é, em metros, a altura do aluno? Questão 2: (ENEM) A figura mostra um eclipse solar no instante em que é fotografado em cinco diferentes pontos do planeta. As fotos poderiam corresponder, respectivamente, aos pontos: a) III, V e II b) II, III e V c) II, IV e III

2 d) I, II e III e) I, II e V Questão 3: (ENEM) SEU OLHAR (Gilberto Gil, 1984) Na eternidade Eu quisera ter Tantos anos-luz Quantos fosse precisar Pra cruzar o túnel Do tempo do seu olhar Gilberto Gil usa na letra da música a palavra composta anos anos-luz luz. O sentido prático, em geral, não é obrigatoriamente o mesmo que na ciência. Na Física, um ano luz é uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano e que, portanto, se refere a a) tempo. b) aceleração. c) distância. d) velocidade. e) luminosidade. Questão 4: (Fameca-SP) Um pedaço de papel apresenta-se vermelho quando iluminado por uma luz monocromática vermelha e apresenta-se preto sob luz monocromática azul. Se o mesmo for visto à luz do dia, deverá apresentar-se na cor: a) verde. b) azul. c) branca. d) vermelha. e) preta. Questão 5: (ENEM) Para que uma substância seja colorida ela deve absorver luz na região do visível. Quando uma amostra absorve luz visível, a cor que percebemos é a soma das cores restantes que são refletidas ou transmitidas pelo objeto. A Figura 1 mostra o espectro de absorção para uma substância e é possível observar que há um comprimento de onda em que a intensidade de absorção é máxima. Um observador pode prever a cor dessa substância pelo uso da roda de cores (Figura 2): o comprimento de onda correspondente à cor do objeto é encontrado no lado oposto ao comprimento de onda da absorção máxima.

3 Qual a cor da substância que deu origem ao espectro da Figura 1? a) Azul. b) Verde. c) Violeta. d) Laranja. e) Vermelho. Questão 6: (UFRGS) Nos diagramas abaixo, 0 representa um pequeno objeto luminoso que está colocado diante de um espelho plano P, perpendicular à página, ambos imersos no ar; I representa a imagem do objeto formada pelo espelho, e o olho representa a posição de quem observa a imagem. Qual dos diagramas abaixo representa corretamente a posição da imagem e o traçado dos raios que chegam ao observador?

4 Questão 7: (ENEM) As lentes fotocromáticas escurecem quando expostas à luz solar por causa de reações químicas reversíveis entre uma espécie incolor e outra colorida. Diversas reações podem ser utilizadas, e a escolha do melhor reagente para esse fim se baseia em três principais aspectos: (i) o quanto escurece a lente; (ii) o tempo de escurecimento quando exposta à luz solar; e (iii) o tempo de esmaecimento em ambiente sem forte luz solar. A transmitância indica a razão entre a quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide sobre ele. Durante um teste de controle para o desenvolvimento de novas lentes fotocromáticas, foram analisadas cinco amostras, que utilizam reagentes químicos diferentes. No quadro, são apresentados os resultados. Considerando os três aspectos, qual é a melhor amostra de lente fotocromática para se utilizar em óculos? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Questão 8: (ENEM) O processo de interpretação de imagens capturadas por sensores instalados a bordo de satélites que imageiam determinadas faixas ou bandas do espectro de radiação eletromagnética (REM) baseiam-se na interação dessa radiação com os objetos presentes sobre a superfície terrestre. Uma das formas de avaliar essa interação é por meio da quantidade de energia refletida pelos objetos. A relação entre a refletância de um dado objeto e o comprimento de onda da REM é conhecida como

5 curva de comportamento espectral ou assinatura espectral do objeto, como mostrado na figura, para objetos comuns na superfície terrestre. Disponível em: Acesso em: 3 maio 2009 De acordo com as curvas de assinatura espectral apresentadas na figura, para que se obtenha a melhor discriminação dos alvos mostrados, convém selecionar a banda correspondente a que comprimento de onda em micrômetros (μm)? A) 0,4 a 0,5. B) 0,5 a 0,6. C) 0,6 a 0,7. D) 0,7 a 0,8. E) 0,8 a 0,9. Questão 9: (Fuvest-SP) A figura mostra uma vista superior de dois espelhos planos montados verticalmente, um perpendicular ao outro. Sobre o espelho OA incide um raio de luz horizontal, no plano do papel, mostrado na figura. Após reflexão nos dois espelhos, o raio emerge formando um ângulo θ com a normal ao espelho OB. O ângulo θ vale:

6 Resoluções Questão 1 Conforme a figura a seguir Podemos usar a seguinte relação de proporção, que não é única é claro:

7 22,1 m 10,4 m = h 0,8 m Multiplicando cruzado podemos afirmar que o garoto tem 1,7 m de altura. Questão 2 Para que possamos compreender melhor eis o esquema de visualização de 5 observadores P,Q, R, S e T: Perceba que o único que percebe um eclipse total é o observador R (pois teve todos os raios de luz do sol bloqueados pela lua - Umbra), os observadores Q e S percebem a lua bloqueando parte da luz do sol, para eles um eclipse parcial está acontecendo e para os observadores P e T a lua não bloqueia nenhum feixe de luz do sol logo eles não percebem o eclipse. Na questão o observador I está fora da área do eclipse logo não o percebe, os observadores II e III estão na mesma posição do observador Q logo percebem um eclipse parcial com o sol a esquerda e os observadores IV e V estão na mesma posição do observador S logo verão o eclipse parcial com o sol a direita da imagem.

8 Na primeira imagem o sol está quase todo encoberto pela lua e está a esquerda logo deve ser a posição III, na segunda o sol aparece a direita e a lua não está atrapalhando muito a visualização logo deve ser a posição V e na terceira imagem o sol aparece a esquerda e a lua também não está atrapalhando muito a visualização logo deve ser a posição II, logo a resposta é letra A. Questão 3 1 ano-luz é a distância que a luz percorre em 1 ano, portanto o sentido usado no texto (como sendo tempo) está em desacordo com a ciência, ficamos com a letra C. Questão 4 Se o objeto refletiu luz vermelha monocromática e absorveu luz azul ele provavelmente é da cor vermelha. A cor do objeto depende das cores que ele reflete, logo ficamos com a letra D. Questão 5 Como a cor de um objeto é determinada pelo comprimento de onda refletido por ele basta conferir, no gráfico da figura 1, que o pico do comprimento de onda absorvido está próximo de 500 nm, seguindo a ideia proposta no texto buscamos a cor que corresponde a este comprimento na figura 2 e encontramos o verde, se esta é a cor mais absorvida a mais refletida seria o vermelho, sua cor oposta, o que nos leva a letra E. Questão 6 Para determinar qual diagrama é o correto, temos que lembrar que para localizar a imagem dois raios luminosos deve atingir o espelho plano e convergirem para um ponto. Este ponto é localizada a imagem e é para este ponto que o observador deve olhar. Questão 7 Logo a resposta correta deve ser a letra E.

9 A melhor amostra de lente fotocromática deve ter os tempos de escurecimento e de esmaecimento mínimos (20s e 30s, conforme a tabela). A transmitância média (quantidade de luz que atravessa o meio em relação à quantidade de luz que incide sobre ele), deve ser máxima em ambientes escuros e mínima em ambientes claros. O valor de 50% de transmitância média contempla os dois casos. Logo ficaremos com a letra C. Questão 8 A diferenciação dos comprimentos quanto a refletância acontece em mais intensidade na região do gráfico onde as curvas estão mais separadas, assim não existe chance do sistema confundir os objetos. Isso acontece no lado direito do quadro e apesar de não diferenciar água (será um erro?) a melhor faixa é entre 0,8 e 0,9 logo ficaremos com a letra E. Será um erro: Provavelmente não, já que a diferenciação dos alvos será bem mais simples assim: Quatro alvos (grama, concreto, solo arenoso e asfalto) refletem luz em intensidades bem diferentes e o que não refletir nada é água. Questão 9 Conforme a figura a seguir e lembrando que em uma reflexão o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão: