ÓPTICA 2. FENÔMENOS ÓPTICOS

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1 Tomás Wilson ÓPTICA 1. LUZ A luz é um agente físico que pode se propagar tanto no vácuo quanto em certos meios materiais e cuja frequência está compreendida numa faixa que pode sensibilizar os nossos olhos. Todos os corpos que podem ser vistos estão enviando luz aos olhos, portanto são chamados fontes de luz. Uma Fonte de luz é primária quando emite luz própria, ou seja, a luz emitida provém dela mesma, como o Sol (a), uma vela ou uma lâmpada acesas. As fontes primárias podem ser incandescentes ou luminescentes. Uma Fonte de luz é classificada como secundária se emite parte da luz que recebe de uma fonte primária (uma fonte secundária não produz luz). São exemplos de fontes secundárias a Lua (b), uma vela apagada e uma pessoa. 2. FENÔMENOS ÓPTICOS REFLEXÃO DA LUZ Este fenômeno ocorre quando os raios incidentes atingem uma superfície e são devolvidos para o meio de onde foram originados. A reflexão pode ser regular ou difusa. LEIS DA REFLEXÃO Considere um espelho plano e um raio de luz incidente sofrendo reflexão, conforme a figura. Na figura, S é a superfície refletora (espelho); RI é o raio de luz incidente; RR é o raio de luz refletido; N é a reta normal; i é o ângulo de incidência, e r é o ângulo de reflexão. Primeira lei. A reta normal ao espelho e os raios de luz incidente e refletido são coplanares, ou seja, eles estão contidos num mesmo plano. PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA Num meio homogêneo (ou seja, o meio no qual todos os pontos apresentam as mesmas propriedades), transparente e isotrópico (ou seja, em que a velocidade da luz é a mesma em todas as direções), a luz propagase em linha reta. PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA DOS RAIOS DE LUZ Após o cruzamento de raios luminosos, cada um deles segue o seu trajeto sobre a mesma reta que os continha antes do cruzamento, isto é, um raio não modifica a trajetória do outro. Por isso, dizemos que os raios são independentes. PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDADE DO RAIO DE LUZ A trajetória seguida por um raio de luz é a mesma, independentemente de ele estar indo ou voltando. Segunda lei. O ângulo de reflexão é congruente ao de incidência. REFRAÇÃO DA LUZ r i A refração da luz é a passagem da luz de um meio de propagação para outro, sendo ambos homogêneos e transparentes, podendo alterar-se a direção de propagação em consequência de variações na velocidade. Um feixe de luz que se propaga no ar,por exemplo, incide na superfície de separação entre o ar e o vidro e, em seguida, passa a se propagar através do vidro. ÓPTICA Página 1

2 As leis da reflexão da luz são válidas para qualquer forma de superfície. ELEMENTOS DOS ESPELHOS ESFÉRICOS A seguir, estão representados os elementos mais importantes para a construção das imagens de objetos colocados diante dos espelhos esféricos. S é a fronteira, ou seja, a superfície de separação entre os meios ar e vidro. 3. ESPELHO PLANO Para determinarmos o posicionamento da imagem, representamos dois raios de luz incidentes quaisquer e aplicamos as leis da reflexão. Ao olharmos para um espelho, temos a impressão de que os raios luminosos que atingem nossos olhos provêm da imagem do objeto, e não do objeto propriamente dito. CAMPO VISUAL DE UM ESPELHO PLANO Na figura, V é o vértice do espelho; C é o centro de curvatura; r é o raio de curvatura; ep é o eixo principal; F (foco) é um ponto que assume uma série de propriedades importantes nos espelhos esféricos e corresponde ao ponto médio do segmento, e f (distância focal) é a distância do vértice ao foco do espelho, sendo real, no espelho côncavo, e virtual, no convexo. PROPRIEDADES DOS RAIOS LUMINOSOS Para facilitar o procedimento da construção da imagem, usamos alguns raios de luz, denominados notáveis, que apresentam um comportamento particular. São eles: O campo visual de um espelho plano é a região na qual um observador pode ver por reflexão. 4. ESPELHOS ESFÉRICOS Se a luz for refletida na parte intema da calota esférica, teremos o espelho esférico côncavo. Se a luz for refletida na parte externa da calota esférica, teremos o espelho esférico convexo. 1. Todo raio de luz que incide próximo e paralelo ao eixo principal do espelho reflete-se na direção do foco. 2. Todo raio de luz que incide sobre uma teta que passa pelo foco reflete-se paralelamente ao eixo principal (princípio da reversibilidade). 3. Todo raio de luz que incide no vértice do espelho reflete-se simetricamente em relação ao eixo principal, ou seja, com ângulo de reflexão igual ao de incidência, medido entre o raio e o eixo principal. 4. Todo raio de luz que incide na direção do centro de curvatura do espelho reflete-se sobre si mesmo. CONSTRUÇÃO DE IMAGENS NOS ESPELHOS ESFÉRICOS Vamos considerar que os traçados dos raios luminosos e os espelhos obedecem às condições de nitidez de Gauss, ou seja, raios luminosos próximos ao eixo principal e ângulo de abertura menor que 10º. Inicialmente, vamos fazer a seguinte diferenciação: FÍSICA - Tomás Wilson Página 2

3 Imagem virtual é aquela que pode ser observada diretamente no espelho, pois é formada apenas em nossos olhos, e imagem real é aquela que pode ser observada apenas quando projetada numa tela ou num anteparo (essa imagem não pode ser vista olhando-se diretamente no espelho). ESPELHO CONVEXO Dado um objeto real colocado em qualquer posição diante de um espelho esférico convexo, vamos usar dois raios notáveis para construir a imagem. A imagem do objeto estará no encontro dos prolongamentos dos raios refletidos. IV. Objeto real no foco do espelho: Imagem imprópria, ou seja, localizada no infinito. V. Objeto real entre o foco e o vértice do espelho: Imagem: virtual, direita, menor que o objeto. As características da imagem de um objeto real diante de um espelho convexo serão sempre as mesmas (virtual, direita e menor que o objeto), para qualquer posição do objeto. Caso o objeto se aproxime do infinito, sua imagem se aproximará do foco do espelho. ESPELHO CÔNCAVO Se mudarmos a posição de um objeto real colocado diante de um espelho côncavo, as características da imagem também mudam. I. Objeto real antes do centro de curvatura do espelho: Imagem: virtual, direita, maior que o objeto. ESTUDO ANALÍTICO DE ESPELHOS ESFÉRICOS A determinação analítica de uma imagem só pode ser aplicada quando os raios luminosos e o espelho obedecerem às condições de nitidez de Gauss. Nas expressões a seguir, o é o tamanho (altura) do objeto; i é o tamanho (altura) da imagem; f é a distância focal do espelho; r é o raio de curvatura do espelho; p a posição do objeto (distância do objeto ao vértice do espelho), e p é a posição da imagem (distância da imagem ao vértice do espelho). EquaçãodeGauss: Aumento linear transversal. O aumento linear transversal da imagem é obtido pela razão entre os tamanhos da imagem e do objeto: Imagem: real, invertida, menor que o objeto. II. Objeto real no centro de curvatura do espelho: O foco do espelho é igual ao ponto médio do centro de curvatura ao vértice do espelho, portanto, é válida a relação: CONVENÇÃO DE SINAIS Imagem: real, invertida, do mesmo tamanho do objeto. III. Objeto real entre o centro de curvatura e o foco do espelho: Imagem: real, invertida, maior que o objeto. > O < O f Espelho cônvavo Espelho convexo Do Objeto real Objeto virtual Di Imagem real Imagem virtual Ho Objeto para cima Objeto para baixo Hi Imagem para cima Imagem para baixo A Imagem direta em relação ao objeto Imagem invertida em relação ao objeto Ainda temos: A = 1 (A imagem é do mesmo tamanho que o objeto.) A > 1 (A imagem é maior que o objeto.) 0 < A < 1 (A imagem é menor que o objeto.) FÍSICA - Tomás Wilson Página 3

4 REFRAÇÃO LUMINOSA / LENTES 1. REFRAÇÃO LUMINOSA O fenômeno da refração da luz é regido por duas leis. Primeira lei: o raio de luz incidente, o raio de luz refratado e a reta normal estão todos contidos num mesmo plano. Segunda lei (lei de Snell-Descartes): para cada par de meios, a razão entre os senos dos ângulos de incidência e refração é urna constante, que é representada pela razão entre o índice de refração do meio 2 em relação ao meio DIOPTRO PLANO PROFUNDIDADE APARENTE O raio luminoso que incide perpendicularmente àsuperfície da água vai atravessá-la sem sofrer desvio, enquanto o raio inclinado vai se afastar da reta normal por estar passando de um meio mais refringente para outro menos refringente. O índice de refração absoluto de um determinado meio, para uma dada luz monocromática, é definido pela razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio (v): ÂNGULO LIMITE Um raio de luz monocromática, ao passar de um meio menos refringente para outro mais refringente, com ângulo de incidência diferente de 0º, aproxima-se da reta normal, e sua velocidade de propagação se torna menor. O observador vê a imagem no prolongamento dos raios refratados, ou seja, mais próxima da superfície ( ), em comparação à posição em que o objeto realmente está ( ). Para pequenos angulos de incidencia: ALTURA APARENTE A figura mostra, esquematicamente, um observador no fundo de um tanque cheio de água, olhando um objeto que está fora dela. Nesse caso, sempre vai acontecer refração da luz, qualquer que sela o ângulo de incidência: 0º i 90º O maior ângulo de incidência para que ocorra refração da luz denomina-se ângulo limite de incidência (L): se i L, ocorre refração da luz; se i > L, ocorre reflexão total da luz. O raio luminuso que incide perpendicularmente à superfície da água vai atravessá-la sem sofrer desvio, enquanto o raio inclinado vai se aproximar da reta normal por estar passando de um meio menos refringente para outro mais refringente. O observador vê a imagem no prolongamento dos raios refratados, ou seja, mais afastada da superfície ( ) em relação à posição em que o objeto realmente está ( ). Analogamente à situação anterior, para observações próxixnas da vertical do objeto, podemos aplicar: FÍSICA - Tomás Wilson Página 4

5 3. PRISMA Ao incidir numa das faces do prisma, um raio luminoso (que se propaga no ar) sofre refração. Em seguida, incide em outra face, podendo sofrer refração ou reflexão total. COMPORTAMENTO DAS LENTES Lentes de bodas finas Convegentes Divergentes ELEMENTOS DE UMA LENTE Lentes de bodas grossas Divergentes Convergentes Na figura, d 1, é o desvio da trajetória da luz na primeira face; d 2 é o desvio da trajetória da luz na segunda face, e D é o desvio total sofrido pelo raio luminoso ao atravessar o prisma. EQUAÇÕES Refração da luz na primeira face: Refração da luz na segunda face: Angulo de abertura do prisma: Desvio na primeira face: Desvio na segunda face: Desvio total: 4. LENTES ESFÉRICAS CLASSIFICAÇÃO DAS LENTES EM FUNÇÃO DA CURVATURA Os nomes das lentes esféricas são dados em função da curvatura das faces. As lentes dividem-se em dois grupos: as de bordos finos e as de bordos grossos. Lentes de bordos finos Nos esquemas: O é o centro óptico da lente; f é a distância focal; A 0 é o ponto antiprincipal objeto (2f); A i é o ponto anti-principal imagem (2f); F 0 é o foco objeto; F i é o foco imagem, e ep é o eixo principal da lente ou eixo óptico da lente. PROPRIEDADES 1. Todo raio de luz que incide paralelamente ao eixo principal de uma lente se refrata na direção do foco imagem. 2. Todo raio luminoso que incide na direção do foco objeto de uma lente se refrata paralelamente ao eixo principal ( rincípio da reversibffidade do raio de luz). 3. Todo raio luminoso que incide passando pelo centro óptico de uma lente se refrata sem sofrer desvio. 4. Todo raio luminoso que incide na direção do ponto antiprincipal objeto se refrata na direção do ponto antiprincipal imagem. Bicôncava Plano-côncava Bioconvexa Plano-convexa Côncavoconvexa Lentes de bordos grossos Convexocôncava CLASSIFICAÇÃO DAS LENTES ESFÉRICAS Uma lente é classificada como convergente quando um feixe de luz paralelo incidente nela formar um ponto imagem real. Para uma lente ser divergente, um feixe de luz paralelo incidente nela deve formar um ponto imagem virtual. Esquematicamente: FÍSICA - Tomás Wilson Página 5

6 CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS IV Objeto em F 0 : LENTE DIVERGENTE Para qualquer posição de um objeto colocado diante de uma lente divergente, a imagem terá as seguintes características: Imagem imprópria (no infinito). V. Objeto entre F 0 e O: Imagem: virtual, direita e menor que o objeto. Aplicação: correção de miopia. LENTE CONVERGENTE Dependendo da posição do objeto, a imagem pode apresentar diferentes características. I. Objeto antes de A 0 : Imagem: real, invertida e menor que o objeto. Aplicação: máquina fotogrática. II. Objeto em A 0 : Imagem: virtual, direita e maior que o objeto. Aplicação: lupa e correção de hipermetropia. ESTUDO ANALÍTICO O estudo analítico das posições do objeto e da respectiva imagem formada em uma lente é semelhante ao estudo realizado nos espelhos esféricos. Valem as mesmas equações, porém é preciso observar atentamente os sinais. As equações são as seguintes: CONVENÇÂO DE SINAIS Imagem: real, invertida e do mesmo tamanho do objeto. Aplicação: máquina fotocopiadora. III. Objeto entre A 0 e F 0 : Imagem: real, invertida e maior que o objeto. Aplicação: projetor de sildes. > O < O f Lente convergente Lente divergente Do Objeto real Objeto virtual Di Imagem real Imagem virtual Ho Objeto para cima Objeto para baixo Hi Imagem para cima Imagem para baixo A Imagem direta em relação ao objeto Imagem invertida em relação ao objeto VERGÊNCIA DE UMA LENTE A vergência (ou convergência) de uma lente é definida como o inverso de sua distância focal. sendo f medida em metros (m), e V, em dioptrias (di). f > 0 e V > 0: a lente é convergente. f < 0 e V < O: a lente é divergente. A unidade di (dioptria) é conhecida como grau da lente e corresponde a ou. FÍSICA - Tomás Wilson Página 6

7 EQUAÇÃO DO FABRICANTE DE LENTES Existe uma equação, conhecida como equação do fabricante de lentes, que permite calcular a distância focal de uma lente, conhecendo-se os raios de curvatura de suas faces e os índices de refração do meio extemo e da lente. O uso de uma lente divergente faz a correção da trajetória dos raios de luz, produzindo a imagem exatamente na retina. Convenção de sinais Face convexa: r > 0 Face côncava: r < 0 Face plana: r, ou seja: (lê-se: tende a zero ) 5. ÓPTICA DA VISÃO PONTO PRÓXIMO E PONTO REMOTO Ponto próximo (PP) é a menor distância do globo ocular segundo a qual uma pessoa de visão normal pode ver nitidamente a imagem de um objeto qualquer. O ponto próximo localiza-se, então, a uma distância de 25 cm do globo ocular. HIPERMETROPIA É a anomalia da visão em que não é possível ver incidamente objetos próximos porque o globo ocular apresenta um encurtamento horizontal, consequentemente, o músculo ocular tem de fazer muito esforço para acomodar as imagens, o que pode provocar dor de cabeça e dificultar leituras muito longas. Nesse caso, o ponto próximo, que deveria estar a 25 cm do olho, se afasta do globo ocular, e um objeto localizado a essa distância terá a sua imagem formada atrás da retina. Uma pessoa de visão normal pode enxergar nitidamente objetos situados no infinito, desde que a luz proveniente deles seja suficiente para sensibffizar os olhos. Assim, ponto remoto (PR) é a distância máxima de visão que, teoricamente, perrrxite a uma pessoa de visão normal enxergar objetos no infinito. O ponto remoto localiza-se, então, a uma distância infinita do globo ocular. ANOMALIAS DA VISÃO As lentes corretivas não corrigem a anomalia, mas, sim, a trajetória dos raios de luz, produzindo imagens nítidas. MIOPIA O uso de uma lente convergente faz a correção da trajetória dos raios de luz, produzindo a imagem exatamente na retina. PRESBIOPIA Caracteriza-se pela diminuição da zona de acomodação do olho humano. Ocorre normalmente em pessoas acima de 40 anos de idade e os sintomas são semelhantes aos da hiperme tropia. ASTIGMATISMO Provocado por irregularidades na cómea, ou raramente no cristalino, o astigmatismo faz com que o olho forme mais de urna imagem para um mesmo objeto (o olho conjuga mais de um ponto imagem a um único ponto objeto). É a anomalia que impede que objetos sejam vistos nitidamente. Ela está associada a um alongamento do globo ocular no sentido do eixo óptico; assim, o ponto remoto, que deveria estar no infinito, aproximase consideravelmente do globo ocular. Portanto, um objeto localizado no infinito terá a sua imagem formada antes da retina. FÍSICA - Tomás Wilson Página 7

8 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01.(UEFS)Um objeto vermelho, tingido com pigmentos puros, quando colocado em uma sala iluminada com luz monocromática amarela, será visto na cor: a) amarela. b) azul. c) vermelha. d) preta. e) violeta. 02. (UESB) Colocada em um quarto completamente escuro, que, em seguida, é iluminado com luz monocromática vermelha, uma bandeira do Brasil apresentará as cores: 01) verde, amarela, azul e branca. 02) verde, amarela, azul e vermelha. 03) vermelha, preta e branca. 04)vermelha e branca. 05) vermelha e preta. 03. (UESC) O aumento crescente de construções verticalizadas favorece a transformação dos centros urbanos em verdadeiras ilhas de calor. Pintar as paredes com tinta branca e as caixas d água com tinta preta são alternativas para minimizar o aumento da temperatura e viabilizar o aproveitamento do calor. Isso é possível devido aos fenômenos ópticos denominados, respectivamente, 01) reflexão e refração. 02) refração e absorção. 03) reflexão e absorção. 04) absorção e difração. 05) difração e reflexão. 04. (UNEB)Os fenômenos de sombra mais notáveis que se pode observar são os eclipses. Quando a Terra se alinha entre o Sol e a Lua, esta ultima fica imersa na sombra projetada da Terra. Tem-se nesse caso, um eclipse lunar, conforme a figura. O fenômeno descrito evidência que 01) a Lua é uma fonte primária da Luz. 02) a luz se propaga em linha reta em meios homogêneos e transparentes. 03) os raios de luz emitidos pelo Sol sofrem refração, ao atingirem a Terra. 04) os raios luminosos, ao passarem de um meio transparente para outro, sofrem dispersão. 05) um eclipse parcial pode ser observado da Terra dos pontos situados na zona de sombra. 05. (UEFS) Quando a luz incide sobre um material, pode ocorrer absorção de energia pelo elétron, cuja quantidade depende da cor da luz incidente. Com base nos conhecimentos sobre Óptica, pode-se afirmar: a) Qualquer superfície polida reflete difusamente a luz que recebe e é chamada de espelho. b) Uma imagem real forma-se a partir do prolongamento dos raios luminosos. c) Colocando um objeto qualquer entre dois espelhos planos paralelos, tem-se a formação de um número infinito de imagens desse objeto. d) A densidade e o índice de refração variam diretamente com a temperatura. e) A imagem projetada sobre uma tela por um projetor de slides é virtual e invertida. 06.(UESB) Em uma câmara escura de orifício, construída artesanalmente para tirar fotografias, a distância entre o orifício e a parede interna na qual se prende o filme fotográfico é igual a 5cm. Sabendo-se que o filme tem altura de 20cm, pode-se afirmar que a distância mínima, em centímetros, em relação à câmara, em que uma pessoa de 1,8m de altura deve se posicionar, para que se obtenha uma fotografia de corpo inteiro, é igual a: 01) ) ) 90 04) 45 05) (UESB) Um estudante de 1,80m de altura, desejando determinar a altura de um prédio, mede o comprimento da sombra projetada pelo prédio, obtendo 6,25m. Nesse mesmo instante, a sombra projetada no solo tem 75cm de comprimento. É correto, nessas condições, avaliar que o prédio, em metros, tem altura: a) 15,0 b) 18,0 c) 25,0 d) 62,5 e) 75,0 08.(UEFS) Os espelhos côncavos, como, por exemplo, os de barbear e os de dentistas, são usados como espelhos de aumento. Para que a imagem de um objeto seja ampliada este deve se situar: a) antes do centro de curvatura do espelho. b) exatamente no centro de curvatura do espelho. c) entre centro da curvatura e o foco do espelho. d) exatamente no foco do espelho. e) entre o foco e o vértice do espelho. FÍSICA - Tomás Wilson Página 8

9 09. (UESB) Um espelho esférico côncavo pode ser usado para fornecer imagem ampliada e direita de um pequeno objeto. Para tal, o objeto deve ser colocado a) a uma distância maior do que o dobro da distância focal do espelho. b) no centro de curvatura do espelho. c) entre o centro de curvatura e o foco do espelho. d) no foco do espelho. e) entre o foco e o vértice do espelho 10.(UNEB) Um objeto é colocado a 15cm de um espelho esférico côncavo, de raio de curvatura igual a 10cm. A imagem conjugada do objeto pelo espelho se formará a uma distância deste igual a: 01) 2,5cm 02) 5,0cm 03) 7,5cm 04) 8,6cm 05) 9,4cm 11.(UEFS) um espelho esférico côncavo tem raio de curvatura 20cm. Ao se colocar um objeto de 5cm de altura a 30cm do espelho, a imagem se formará a uma distância do espelho igual a: a) 10cm b) 15cm c) 20cm d) 25cm e) 30cm 12. (UESB) Um objeto de 6,0cm de altura está situado a uma distância de 30,0cm de um espelho convexo. Considerando-se o raio de curvatura do espelho igual a 40,0cm, é correto afirmar que o tamanho da imagem formada por esse espelho é igual, em cm, a: 01) 2,0 02) 2,2 03) 2,4 04) 2,8 05) 3,0 13. (UEFS) A imagem de um objeto situado no plano frontal de um espelho côncavo, a 10cm do seu vértice, é real e forma-se a 40cm do vértice do espelho. Considerando-se as condições de nitidez de Gauss, para que o objeto e imagem passem a ter o mesmo tamanho, é necessário deslocar o objeto, em relação a sua posição inicial, de a) 6cm, afastando-o do espelho. b) 6cm, aproximando-o do espelho. c) 10cm, afastando-se do espelho. d) 10cm, aproximando-se do espelho. e) 16cm, aproximando-se ou afastando-se do espelho. 14. (UEFS) Deseja-se que um espelho côncavo forme uma imagem de um objeto sobre uma tela a 1m do espelho. O tamanho do objeto é de 2mm e sua imagem deverá ter um tamanho igual a 8mm. Nessa s condições, deve-se escolher um espelho cujo raio de curvatura seja igual a: a) 20cm b) 30cm c) 35cm d) 40cm e) 45cm 15. (UEFS) Uma pequena vela acessa encontra-se sobre o eixo principal de um espelho esférico gaussiano côncavo, situado a 12,0cm do vértice do espelho. Sabendo-se que o raio de curvatura do espelho é de 40,0cm, um observador, diante do espelho, vê a imagem da vela: (A) real, invertida e menor. (B) real, invertida e maior. (C) virtual, direita e maior. (D) virtual, direita e do mesmo tamanho. (E) real, invertida e do mesmo tamanho. 16.(UEFS)Um motorista olha para o seu retrovisor e vê a imagem de seu rosto, como sendo direita e cinco vezes menor. Estando o motorista a 60,0cm do retrovisor, é correto afirmar que o tipo de espelho e o módulo do raio de curvatura desse espelho são, respectivamente, (A) plano e 10,0cm (B) côncavo e 10,0cm (C) convexo e 15,0cm (D) côncavo e 20,0cm (E) convexo e 30,0cm. 17. (UESB-2011) O raio de curvatura de um espelho côncavo é 20,0cm. À sua frete, situado perpendicularmente ao eixo principal e a 12,0cm do seu vértice, encontra-se um objeto de 2,0cm de altura. Com base nessas informações, é correto afirmar: 01) A imagem obtida é direita e real. 02) A imagem formada é real e possui 8,0cm de altura. 03) O aumento linear transversal tem módulo igual a 3,0. 04) A imagem se forma na frente do espelho e a 0,6m do seu vértice. 05) O centro de curvatura encontra-se a 40,0cm do vértice do espelho. 18. (UEFS) Um espelho esférico conjuga de um objeto real de 6,0cm de altura, uma imagem direta com 8,0cm de altura sendo ambos perpendiculares ao eixo principal. FÍSICA - Tomás Wilson Página 9

10 Considerando o objeto a 20,0cm do espelho é correto afirmar que: (A) o raio de curvatura do espelho é igual a 60,0cm. (B) o espelho esférico é convexo. (C) o aumento linear transversal é igual a 8,0cm. (D) a imagem obtida é real e a 40,0cm do espelho. (E) a distancia focal do espelho é igual a 80,0cm. 19. (UESB) Um observador, localizado a 80,0cm de um espelho esférico, vê sua imagem direta e ampliada 3 vezes. Nessas condições, a distância focal do espelho, em m, é igual a: 01) 1,00 02) 1,05 03) 1,10 04) 1,15 05) 1, (UESC) A distância entre um objeto e sua respectiva imagem conjugada por um espelho esférico gaussiano é de 2,4m. Sabendo-se que a imagem tem altura cinco vezes maior que a do objeto e que está projetada em um anteparo, é correto afirmar que o raio de curvatura do espelho é, igual,em m, a 01) 0,9 02) 1,0 03) 1,1 04) 1,2 05) 1,3 21. (UEFS) Uma pequena vela acesa está apoiada sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, situado entre o centro de curvatura e o foco do espelho. Na aproximação de Gauss, a imagem vista por um observador diante do espelho é a) virtual, direita e maior que a vela b) real, invertida e maior que a vela c) real, invertida e menor que a vela d) virtual, direita e menor que a vela e) real, invertida e do mesmo tamanho da vela 22. (UESB) Um estudante com hipermetropia, para ler um livro de Física, precisa posicioná-lo a 37,5cm dos olhos, sem usar os óculos. Colocando-os, consegue ler a uma distância de 25,0cm. O tipo de lente que corrige o defeito e sua vergência, em dioptrias, é 01) divergente e + 1,33 02) divergente e 0,75 03) convergente e 0,75 04) convergente e + 1,33 05) convergente e 1,33 23.(UESB)Um feixe de luz branca, ao atravessar um prisma de vidro, sofre o fenômeno de dispersão. Cada cor é desviada diferentemente pelo prisma. Em relação à dispersão da luz pelo prisma, analise as afirmativas, marcando com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) A luz violeta é a que sofre maior desvio. ( ) A luz vermelha é a que sofre menos desvio. ( ) À luz violeta, o prisma oferece maior índice de refração. ( ) À luz vermelha, o prisma oferece o menor índice de refração. A alternativa que indica a seqüência correta, de cima para baixo, é a 01) VVFF 02) VVVV 04) FVVV 03) VFVF 05) VFVV 24.(UESB) O diamante bruto encontrado na natureza, quando lapidado, torna-se um brilhante. O alto índice de refração do diamante, cerca de 2,5, faz a luz que incide sobre ele emergir no ambiente de modo multifacetado. Isso ocorre devido ao fenômeno da 01) reflexão total 02) interferência 03) difração 04) refração 05) reflexão Tão condenada durante a Idade Média, a curiosidade, sede do saber, estimulou a exploração do mundo desde a Renascença. Nesse processo, o cientista precisava contar com forças e mecanismos que estavam além dos recursos de que dispunham os seus meros sentidos. Promoveu-se assim o desenvolvimento de métodos empíricos de pesquisa, que por, si só, já possuíam o encanto do que era novo, assim como a observação minuciosa dos objetos, geralmente com o auxílio de novos instrumentos, como a luz, o microscópio e o telescópio 25.(UEFS) A imagem de um objeto que se encontra situado entre o foco objeto e o centro óptico de uma lupa é vista por um observador como sendo a) real, direita e menor b) real, invertida e menor c) real, invertida e maior d) virtual, direita e maior e) virtual, invertida e menor FÍSICA - Tomás Wilson Página 10

11 26.(UEFS ) Um telescópio refletor utiliza um espelho esférico côncavo como objetiva. A imagem de uma estrela distante, conjugada pela objetiva do telescópio, é formada a) entre o foco da objetiva e o centro de curvatura b) entre o foco da objetiva e o vértice do espelho c) além do centro de curvatura d) no centro de curvatura e) no foco da objetiva Sabendo-se que o coração intacto de um mosquito, objeto 00, é colocado a 12,0mm da lente objetiva e a imagem final I 2 I 2, de 2,0mm é formada a 300,0mm da lente ocular, é correto afirmar que a ordem de grandeza do tamanho do coração do mosquito é igual, em metros, a 27.(UESB ) Com relação à Óptica e às anomalias da visão, é correto afirmar: I. A superfície refletora de um farol de automóvel é um espelho côncavo. II. Pessoas míopes possuem o globo ocular longo e, para corrigir esse defeito, elas devem usar lentes convergentes. III. Um olho hipermetrope tem o ponto próximo a 50,0cm. Esse olho, para enxergar objetos a 25,0cm, deve utilizar lentes de contato de 2,0 dioptrias. IV. Uma aplicação de reflexão total da luz se dá nas fibras ópticas. Nessas condições, a alternativa em que todas essas afirmativas estão corretas é a 01) I e II 02) II e III 04) I, II e III 03) II e IV 05) I, III e IV 28.(UEFS ) Espelhos esféricos podem ser utilizados para diversos fins: por exemplo, ampliar o campo visual para facilitar a segurança dos estabelecimentos ou para ampliar as dimensões das imagens. Diante de um espelho esférico, um homem fica situado a 2,0m do vértice e visa a sua imagem direita e ampliada três vezes. A distância focal do espelho, em metros, e a sua natureza correspondem, respectivamente, a a) 3,0 e convexo b) 6,0 e côncavo c) 3,0 e côncavo d) 3,0 e convexo e) 1,5 e côncavo (01) 10-5 (02) 10-4 (03) 10-3 (04) 10-2 (05) (UESB ) Um estudante com hipermetropia, para ler um livro de Física, precisa posicioná-lo a 37,5cm dos olhos, sem usar os óculos. Colocando-os, consegue ler a uma distância de 25,0cm. O tipo de lente que corrige o defeito e sua vergência, em dioptrias, é 01) divergente e + 1,33 02) divergente e 0,75 03) convergente e 0,75 04) convergente e + 1,33 05) convergente e 1,33 31.(UEFS ) A figura representa o esquema simplificado de um holofote, construído com dois espelhos esféricos côncavos associados, para obter um feixe paralelo de luz cilíndrico com alta eficiência no aproveitamento da luz emitida por um pequeno filamento aquecido de uma lâmpada. 29.(UNEB-2012) Um mundo muito, muito pequeno: a cada ano a Nikon solicita a inscrição de milhares de cientistas que utilizam câmeras e microscópios ópticos para que capturem imagens de fenômenos invisíveis a olho nu. A foto vencedora é do coração de mosquito, um tubo de 2mm de comprimento. (Kuchent, 2011, p.7). A figura representa o esquema simplificado de um microscópio composto constituído por lentes objetiva e ocular, de distâncias focais, respectivamente, iguais a 10,0mm e 200,0mm. Considerando-se que os espelhos obedecem às condições de Gauss e sabendo-se que f 1 e f 2 são, respectivamente, as distâncias focais dos espelhos 1 e 2, é correto afirmar: A) A distância do filamento ao espelho E 1 é igual a 2f 1. B) A distância entre os espelhos E 1 e E 2 é igual a f 1 + 2f 2. C) A imagem da lâmpada conjugada pelo espelho E 2 é virtual. D) O filamento é colocado no centro de curvatura do espelho E 1. FÍSICA - Tomás Wilson Página 11

12 E) O espelho E 2 deve ser posicionado de forma que o seu foco coincida com a posição do filamento. 32.(UEFS ) Considere uma lente esférica gaussiana que produz uma imagem real do mesmo tamanho de um objeto colocado a 20,0cm da lente. Com base nessas informações, é correto afirmar que a A) imagem real é direita. B) distância focal da lente é igual a 20,0cm. C) vergência da lente é, aproximadamente, 7,0 dioptrias. D) lente esférica apresenta suas extremidades mais espessas do que a sua parte central. E) razão entre as alturas, de um objeto colocado a 15,0cm da lente e da imagem conjugada ao objeto, medidas perpendicularmente ao eixo óptico, é igual a 1/ (UEFS ) Espelhos planos são objetos bastante familiares. Está-se acostumado, desde jovens, a observar as imagens por eles formadas. Eles são usados nos banheiros, nos salões de beleza e nos retrovisores dos automóveis, entre outras aplicações. Considerando-se um espelho plano, um corpo extenso, um observador e alguns raios luminosos, é correto afirmar: A) A luz, ao sair do corpo, refletir-se no espelho plano e atingir o olho do observador, o faz de modo que percorre a maior distância possível. B) Afastando o objeto de uma distância d do espelho, a imagem se deslocará a uma distância 2d do objeto. C) A distância do objeto ao espelho é menor que a distância da imagem ao espelho. D) A imagem formada pelo espelho tem o dobro do tamanho do objeto. E) A imagem do objeto produzida pelo espelho é real e invertida. 34. (UEFS ) Um objeto de 20,0cm de altura encontra-se a uma distância de 30,0cm de uma lente. Considerando-se que a imagem virtual produzida tem 4,0cm de altura, é correto afirmar: A) A lente é divergente, a distância focal é igual a 7,5cm, e a imagem se forma a uma distância de 6,0cm. B) A lente é convergente, a distância focal é igual a 5,0cm, e a imagem se forma a uma distância de 5,0cm. C) A distância focal dessa lente é igual a 6,0cm, e a lente é convergente. D) A imagem se formará a uma distância de 4,0cm, e a lente é divergente. E) A distância focal dessa lente convergente é 20,0cm. 35.(UEFS ) Um objeto de 4,0cm de altura é colocado a uma distância de 8,0cm de uma lente convergente de distância focal 12,0cm. Com base nessas informações, o aumento linear transversal sofrido pelo objeto é igual a A) 0,5 B) 0,6 C) 1,5 D) 3,0 E) 3,5 GABARITO 1. D C A 8. E 9. E B A 14. D 15. C 16. E E B D 26. E C B 32. E 33. B 34. A 35. D FÍSICA - Tomás Wilson Página 12

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