Óptica UnB. 2. UnB No caso de lentes convergentes, se um objeto estiver na região entre o foco e o centro da lente, a imagem formada será

Transcrição

1 1. UnB Considere que uma lente seja construída com material de índice de refração n2 e esteja imersa em um meio com índice de refração n1, em que n1 > n2. Nesse caso, para ser convergente, a lente deverá ter o formato mostrado na figura abaixo. 2. UnB No caso de lentes convergentes, se um objeto estiver na região entre o foco e o centro da lente, a imagem formada será A virtual, invertida e de maior tamanho. B real, direita e de menor tamanho. C virtual, direita e de maior tamanho. D real, invertida e de menor tamanho. Na figura acima, que mostra um esquema do olho humano, alguns dos componentes do olho estão indicados por letras. O olho é um mecanismo complexo que capta e interpreta estímulos luminosos. Esse mecanismo envolve um sistema de lentes, células que atuam como transdutores entre a radiação eletromagnética e o fluxo de íons através de canais de membrana até o cérebro,

2 onde, finalmente, o estímulo será interpretado como imagem. Danos nesse sistema podem resultar em alteração das imagens percebidas. Considerando as informações do texto e a figura antecedente, bem como as funcionalidades das estruturas do olho humano, julgue os itens a seguir. 3. UnB A informação da imagem formada no ponto indicado na figura pela letra B não chega ao cérebro. 4.UnB O fluxo de íons a que se refere o texto corresponde à transmissão de impulso nervoso. 5. UnB A catarata é uma doença resultante da perda da transparência normal da estrutura indicada na figura pela letra E. 6. UnB A estrutura indicada na figura pela letra C tem a função de controlar a intensidade de luz que atinge a retina. 7. UnB O enrijecimento da estrutura indicada na figura pela letra D impede o ajuste para a focalização de imagens a diferentes distâncias. 8. UnB As células que funcionam como transdutores são os cones e os bastonetes, encontrados na camada indicada pela letra A na figura. 9 UnB 2016 Os raios de incidência que passam pelo ponto focal emergem da lente paralelos ao eixo das abscissas. 10 UnB 2016 A imagem é três vezes menor que o objeto. 11 UnB 2016 A imagem é real, não invertida e maior que o objeto. 13 UnB 2016 Calcule, em milímetros, a distância da imagem à lente. Após efetuar todos os cálculos solicitados, despreze, para a marcação no Caderno de Respostas, a parte fracionária do resultado final obtido, caso exista.

3 Várias situações identificadas em visitas a museus e parques temáticos podem ser explicadas pelas leis da física. As figuras acima são exemplos dessas situações. A figura I mostra a obra Saint Christopher and the infant Christ, de Domenico Ghirlandaio; a figura II ilustra um observador que está olhando um aquário quadrado onde há apenas um peixe imerso na água, mas que tem a ilusão de que, no interior do aquário, existem mais peixes do que o real. Tendo como referência as informações acima, julgue os seguintes itens. 14. UnB 2016 A lei de Snell estabelece uma relação não linear entre os ângulos de incidência e de refração. 15. UnB 2016 O fenômeno óptico explicado pela lei de Snell está corretamente ilustrado na obra mostrada na figura I. 16. UnB 2016 O fenômeno ilustrado na figura II ocorre porque os índices de refração da água e do vidro são maiores que o índice de refração do ar. A figura acima ilustra um fenômeno físico que pode ser explicado pelas leis básicas da Física Clássica. A figura mostra uma lata de alumínio com formato de uma calota esférica polida, no fundo da qual se forma uma superfície côncava que pode funcionar como um espelho esférico e, assim, refletir a luz do Sol incidente sobre ela.

4 ! Óptica UnB Com base nessas informações e assumindo que os raios de luz solar incidentes sejam paralelos, julgue os itens a seguir. 17. UnB 2013 Os raios solares que passam pelo ponto focal da calota esférica retornam paralelos ao eixo principal. 18. UnB 2013 Na situação representada na figura, para que se produza fogo, o palito de fósforo deve ser posicionado próximo ao centro de curvatura da superfície côncava, que é o ponto de convergência dos raios solares refletidos pela calota polida Na situação ilustrada acima, uma criança faz quicar uma bola iluminada por uma fonte de luz pontual, que, posicionada no ponto P, projeta a sombra da bola no chão. Considere que a bola e uma esfera, o chão e um plano horizontal e, portanto, a sombra da bola é uma região delimitada por uma elipse. A respeito das propriedades físicas e geométricas envolvidas nesse fenômeno, julgue os itens: 19. (UnB-1º2013) Se a bola tivesse uma pequena calota refletora formando um espelho, então, sem que a bola tocasse o chão, seria possível encontrar, para a fonte de luz, alinhada com o ponto central dessa calota (o vértice do espelho), uma posição em que a imagem da fonte de luz estaria posicionada sobre o chão. 20. (UnB-1º2013) Dado o caráter elíptico da sombra da bola quando a fonte de luz esta posicionada como na figura mostrada, conclui-se que os raios de luz que tangenciam a superfície da bola formam um cone. 21. (UnB-1º2013) Conforme a posição da bola em relação a fonte de luz, a sombra formada no chão pode ser perfeitamente circular. Enviado pela Nasa, o robô Opportunity aterrissou em Marte no dia 25/01/2004, para uma missão de exploração da superfície desse planeta.

5 !! Óptica UnB Marte, o quarto planeta mais próximo do Sol, é conhecido como o Planeta Vermelho, pois lá, as rochas, o solo e o céu têm uma tonalidade vermelha ou rosa. A superfície desse planeta é formada principalmente por óxido de ferro, mas já foi detectada a presença de outros elementos, como sódio, potássio e cloro, que podem servir como nutrientes para formas de vida. A atmosfera de Marte é composta, em mais de 95%, por CO2, e a temperatura e a pressão atmosférica médias do planeta são iguais a -60 ºC e 6, atm, respectivamente. Nas calotas polares, entretanto, a temperatura chega a -140 ºC, o que é suficiente para provocar a condensação do CO2 e acarretar a formação de uma espécie de neve. A tabela a seguir apresenta alguns dados relativos ao Planeta Vermelho. 22. (UnB-2º2012) Se a superfície de Marte fosse refletora como a de um espelho, a imagem refletida de um de seus satélites naturais seria real e invertida. 23. (UnB-2º2012) Sabendo-se que a coloração avermelhada de Marte decorre da presença de grande quantidade de óxido de ferro na superfície do planeta, então o espectro de absorção de luz desse composto pode ser corretamente representado de acordo com a figura abaixo.

6 ! Óptica UnB! Os planetas não são perfeitamente esféricos. Devido ao movimento de rotação e a outras particularidades, suas formas se assemelham a uma esfera achatada ou a uma elipse, que gira em torno do seu eixo maior. Para a avaliação desse efeito, pode-se utilizar o equipamento esquematizado nas figuras I e II, acima, no qual duas esferas idênticas, de raio r = 0,05 m e de massa M = 1,0 kg, são colocadas livres para deslizar ao longo de duas hastes X, que têm massas desprezíveis. Todo o sistema pode girar em torno do eixo L, a uma velocidade angular ᵚ. Presa no eixo L e em contato com as esferas, existe uma fina borracha, que, quando não deformada (Figura I), forma uma circunferência de raio a = b = 0,25 m. Quando o eixo L gira (Figura II), a borracha é empurrada pelas esferas formando uma elipse (a > b) e resiste à deformação, segundo a lei de Hooke, em que a constante elástica da borracha k é igual a 10 N/m. 24. (UnB-2º2012) No interior de uma elipse perfeitamente refletora, um raio luminoso que saia de um dos focos passará, necessariamente, pelo outro foco.

7 Em 25/8/1609, Galileu Galilei apresentava ao mundo o telescópio, sua mais nova invenção, que representou um dos mais importantes avanços tecnológicos da história. Foi ele a primeira pessoa a observar a Lua através de um telescópio. A invenção resultou do aperfeiçoamento de uma luneta, patenteada, em outubro de 1608, pelo holandês Hanz Lipperhey. Decidido a aprimorar o objeto, Galileu, em menos de um ano, conseguiu criar um telescópio de trinta aumentos, que permitiu inúmeras descobertas a respeito do espaço. Por volta de 1611, Kepler melhorou o projeto para acomodar duas lentes convexas, que invertem a imagem. O projeto de Kepler ainda é utilizado em telescópios atualmente, embora tenham sido feitas algumas melhorias nas lentes e no vidro utilizados. Os telescópios refratores são compostos de um tubo longo feito de metal, plástico ou madeira; uma lente de vidro na extremidade dianteira (objetiva); e uma segunda lente de vidro mais próxima do olho (ocular). O tubo mantém as lentes no lugar a uma distância adequada uma da outra. O tubo também ajuda a evitar a presença de poeira, umidade e luz, que poderiam interferir na formação de uma boa imagem. A objetiva capta a luz e a desvia ou refrata para um foco próximo à parte traseira do tubo. A ocular traz a imagem até o olho do usuário e a amplia. As distâncias focais das oculares são muito menores que as das objetivas. 25. (UnB-2º2011) Se a distância focal efetiva f de um conjunto formado por duas lentes finas, de focos f1 e f2, separadas por uma distância d, for dada pela relação! então um telescópio com distância focal efetiva f e que utilize duas lentes finas de mesma distância focal deve ser tal que!. 26. (UnB-2º2011) Considere que a figura a seguir ilustra o chamado telescópio de Kepler, que usa duas lentes positivas, cuja potência de ampliação M é dada por! em que fobj é o foco da lente objetiva e foc é o foco da lente ocular.! É correto afirmar que, sob tais condições, um telescópio de Kepler montado em um tubo de PVC, com separação de 1 m entre as lentes e construído para proporcionar aumento de 30 vezes, deve ter um foco de ocular inferior a 3 cm.

8 !! Óptica UnB 27. (UnB-2º2011) Assinale a opção que apresenta traçado incorreto dos raios luminosos refratados pela lente, para incidência normal. O funcionamento de alguns instrumentos ópticos, como, por exemplo, o de um microscópio, é análogo ao do telescópio de Kepler. A invenção da microscopia de luz modificou a forma de ver o mundo. Embora a existência de criaturas invisíveis a olho nu tenha sido especulada há muitos anos, sua descoberta está associada à invenção do microscópio, por Robert Hook, em Hoje, é possível, em boa parte das escolas de ensino médio, o contato com o mundo microscópico por meio, por exemplo, de um microscópio óptico convencional, como o ilustrado na figura abaixo. Internet: <

9 28. (UnB-2º2011) No microscópio referido no texto, o local onde deve ser colocado o material a ser visualizado e a parte responsável pelo aumento da imagem estão indicados, respectivamente, pelos números a) 1 e 3. b) 3 e 2. c) 4 e 5. d) 6 e 4. GABARITO 1. E 2. C 3. C 4. C 5. E 6. E 7. E 8. C 9. C 10. E 11. E C 14. E 15. C 16. C 17. E 18. E

10 19. E 20. C 21. C 22. C 23. C 24. C 25. E 26. E 27. D 28. B