3 Óptica Geométrica

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 01) Sob a luz solar, Tiago é visto, por pessoas de visão normal para cores, usando uma camisa amarela, e Diana, um vestido branco. Se iluminadas exclusivamente por uma luz azul, as mesmas roupas de Tiago e Diana parecerão, para essas pessoas, respectivamente, a) verde e branca. b) verde e azul. c) amarela e branca. d) preta e branca. e) preta e azul. Resolução: O branco é a união de todas as cores. Uma camisa nos parece vermelha, porque iluminando-a com luz branca o material só reflete a componente vermelha da luz. Branco reflete qualquer cor. Vermelho só reflete vermelho. Azul só reflete azul. E assim sucessivamente. Amarelo não reflete azul  preta. Branco reflete azul  azul.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 07) Um objeto real, direito, de 5 cm de altura, está localizado entre dois espelhos esféricos, um côncavo (R = 10 cm) e um convexo (R = 30 cm), sobre o eixo principal desses espelhos. O objeto está a uma distância de 30 cm do espelho convexo e de 10 cm do espelho côncavo. Com relação às características das imagens formadas nos dois espelhos e ao aumento linear transversal, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 07) 01) A imagem formada no espelho convexo é virtual, direita e menor que o objeto. Correto. Veja o esquema. 02) As distâncias focais dos espelhos côncavo e convexo são, respectivamente, 5 cm e -15 cm.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 07) 04) O aumento linear transversal da imagem formada no espelho convexo é 0,5x. 08) O aumento linear transversal da imagem formada no espelho côncavo é 4x. Errado. A = 1. Veja no esquema. 16) A imagem formada no espelho côncavo é real, invertida e igual ao objeto. Correto. Observe o esquema.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 13) 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 a seguir 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.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 13) Resolução: De acordo com a lei de Snell, quando a luz passa do meio menos para o mais refringente a luz aproxima-se da normal e, quando passa do mais para o menos refringente, a luz afasta-se da normal. As figuras mostram as duas situações propostas na questão: n > 1,4 e n < 1,4. Analisando-as, concluímos que para n > 1,4, o objeto comporta-se com lente convergente (LETRA “B”).

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 13) Resolução: LEMBRETE:

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 13) Resolução: LEMBRETE:

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 16) O fenômeno da miragem, comum em desertos, ocorre em locais onde a temperatura do solo é alta. Raios luminosos chegam aos olhos de um observador por dois caminhos distintos, um dos quais parece proveniente de uma imagem especular do objeto observado, como se esse estivesse ao lado de um espelho d’água (semelhante ao da superfície de um lago). Um modelo simplificado para a explicação desse fenômeno é mostrado na figura abaixo. O raio que parece provir da imagem especular sofre refrações sucessivas em diferentes camadas de ar próximas ao solo. Esse modelo reflete um raciocínio que envolve a temperatura, densidade e índice de refração de cada uma das camadas.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 16) EFEITO MIRAGEM: O asfalto se aquece, aquecendo as camadas de ar próximas a ele; quanto mais baixa a camada, maior a sua temperatura. Por isso a temperatura do ar diminui com a altura da camada. O ar quente sobe, fazendo com que as camadas mais baixas se tornem mais rarefeitas. Portanto, há aumento da densidade com a altura da camada. Consequentemente, o índice de refração também sofre um aumento, sendo as camadas inferiores menos refringentes. A passagem de um raio de uma camada (+) refringente para outra (–) refringente faz com que o raio se afaste da normal na trajetória descendente, fazendo aumentar o ângulo de refração, até atingir o ângulo limite e a reflexão total, acontecendo o inverso na trajetória ascendente.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 16) O texto a seguir, preenchidas suas lacunas, expõe esse raciocínio. “A temperatura do ar ___________________ com a altura da camada, provocando _________________ da densidade e _________________ do índice de refração; por isso, as refrações sucessivas do raio descendente fazem o ângulo de refração ______________ até que o raio sofra reflexão total, acontecendo o inverso em sua trajetória ascendente até o olho do observador”. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas. a) aumenta – diminuição – aumento – diminuir b) aumenta – diminuição – diminuição – diminuir c) diminui – aumento – aumento – aumentar d) diminui – aumento – diminuição – aumentar e) não varia – diminuição – diminuição – aumentar

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 18) 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.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 18) Resolução: De acordo com o enunciado:  Aumenta  f diminui  n diminui, logo o vidro passa a ter uma menor diferença de índice de refração em relação ao meio externo (ar)  menor desvio da luz (tanto na entrada quanto na saída da luz do prisma).

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 18)

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 18) LEMBRETE: DISPERSÃO (DECOMPOSIÇÃO) DA LUZ BRANCA

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 19) A análise da figura que representa o esquema de formação de imagens em um microscópio composto, um instrumento óptico que possui componentes básicos que são duas lentes, a objetiva e a ocular, que permitem a observação de pequenos objetos com bastante ampliação, permite afirmar: a) A lente objetiva e a ocular possuem bordas grossas. b) A imagem A’B’, em relação à ocular, é um objeto virtual. c) A imagem formada pelo microscópio, A’’B’’, é virtual em relação à objetiva. d) O valor absoluto da razão entre y’’ e y é a ampliação fornecida pelo microscópio. e) A distância entre a objetiva e a ocular é igual à soma das distâncias focais das lentes objetiva e ocular.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 25) Sobre o olho humano e suas anomalias, assinale o que for correto. 01) Para um olho normal, a imagem de um objeto situado no infinito se forma sobre a retina. Correto.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 25) 02) Acomodação é o ajustamento da distância focal do cristalino por ação dos músculos ciliares. Correto. • Ponto Próximo (PP): é o ponto situado à distância mínima da visão, quando os músculos ciliares fazem esforço máximo de acomodação. Para o olho normal (emétrope), o ponto máximo situa-se, em média, a 25 cm do olho (p, f mínimos e V máxima). • Ponto Remoto (PR): é o ponto situado à distância máxima de visão do olho, quando os músculos ciliares não fazem esforço de acomodação. Para o olho normal (emétrope), o ponto remoto encontra-se no infinito (p, f máximos e V mínimo).

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 25) 04) O cristalino funciona como uma lente convergente e forma uma imagem real, invertida e diminuída sobre a retina. Correto. Objeto localizado antes do ponto antiprincipal do cristalino (imagem projetada). 08) Se a superfície do globo ocular não apresentar absoluta simetria, em relação ao eixo óptico, ele apresenta um defeito conhecido como astigmatismo. Correto.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 25) LEMBRETES: A) MIOPIA: imagem antes da retina (dificuldade para longe: ponto remoto finito). Correção: lente divergente. B) HIPEMETROPIA: imagem depois da retina (dificuldade para perto: ponto próximo > 25 cm). Correção: lente convergente.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 04) Um objeto AB postado verticalmente sobre o eixo principal de um espelho côncavo de distância focal FV = CF = 12 cm, move-se da posição P até C, distantes 6 cm, com velocidade constante v = 3 cm/s, conforme figura a seguir. Com base no exposto, a) construa graficamente as imagens do objeto nas posições P e C;

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 04) b) calcule o módulo da velocidade média do deslocamento da imagem. Resolução: De acordo com a equação de Gauss, determina-se a distância da imagem ao espelho (p’) em cada uma das situações esquematizadas na figura: 1/f = 1/p + 1/p’ 1) 1/12 = 1/30 + 1/p´  1/p´= 1/12 – 1/30  1/p´ = (5 – 2)/60  1/p´ = 1/20  p´ = 20 cm 2) 1/12 = 1/24 + 1/p´  1/p´= 1/12 – 1/24  1/p´ = (2 – 1)/24  1/p´ = 1/24  p´ = 24 cm Para o objeto temos: Vm = d/t  3 = 6/t t = 2 s Logo a velocidade média da imagem será: Vm = d/t  Vm = 4/2 Vm = 2 cm/s

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 08) Uma lente convergente pode servir para formar uma imagem virtual, direita, maior e mais afastada do que o próprio objeto. Uma lente empregada dessa maneira é chamada lupa, e é utilizada para observar, com mais detalhes, pequenos objetos ou superfícies. Um perito criminal utiliza uma lupa de distância focal igual a 4,0 cm e fator de ampliação da imagem igual a 3,0 para analisar vestígios de adulteração de um dos números de série identificador, de 0,7 cm de altura, tipados em um motor de um automóvel. a) A que distância do número tipado no motor o perito deve posicionar a lente para proceder sua análise nas condições descritas? b) Em relação à lente, onde se forma a imagem do número analisado? Qual o tamanho da imagem obtida?

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 08) a) A que distância do número tipado no motor o perito deve posicionar a lente para proceder sua análise nas condições descritas? Resolução:

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 08) b) Em relação à lente, onde se forma a imagem do número analisado? Qual o tamanho da imagem obtida? Resolução:

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 09) Um raio de luz monocromático incide perpendicularmente na face A de um prisma e sofre reflexões internas totais com toda luz emergindo pela face C, como ilustra a figura a seguir. Considerando o exposto e sabendo que o meio externo é o ar (nar=1), calcule o índice de refração mínimo do prisma.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 09) Resolução:

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 10) O olho humano, em condições normais, é capaz de alterar sua distância focal, possibilitando a visão nítida de objetos situados desde o "infinito" (muito afastados) até aqueles situados a uma distância mínima de aproximadamente 25 cm. Em outras palavras, o ponto remoto desse olho está no infinito e o seu ponto próximo, a 25 cm de distância. Uma pessoa com hipermetropia não consegue enxergar objetos muito próximos porque o seu ponto próximo está situado a uma distância maior do que 25 cm. Com base nessas informações, resolva as questões propostas. a) Que tipo de lente uma pessoa com hipermetropia deve usar? Resolução: Como o indivíduo não enxerga nitidamente objetos próximos, ele deve usar um tipo de lente que forme desses objetos imagens mais afastadas, como ilustrado na figura. Isso se consegue com lentes convergentes.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Questão 10) b) Supondo que o ponto próximo de um hipermétrope esteja a 100 cm de seus olhos, determine, em valor e em sinal, quantos "graus" devem ter os óculos dessa pessoa para que ela veja um objeto a 25 cm de distância. Resolução: