Questões de Concurso Sobre ondas e propriedades ondulatórias em física

O que limita a resolução espacial de um microscópio é a natureza ondulatória da luz causando efeito de difração. Isso limita a região espectral na microscopia tradicional para uma resolução de 200-300 nm, no melhor dos casos, com a exceção de sistemas de fotolitografia utilizando luz ultravioleta no vácuo a que chega a 100 nm de resolução. Atualmente, para o limite da nanotecnologia, desenvolveu-se a técnica de microscopia óptica de campo próximo que quebra o limite de resolução de campo distante explorando as propriedades de ondas evanescentes. Em ordem de grandeza comparada com o comprimento de onda da luz incidente, pode-se definir os limites para a difração de campo próximo (difração de Fresnel) e a de campo distante (difração de Fraunhofer) para diversas aplicações. Considerando uma fonte de radiação no infinito, qual é a menor distância entre uma fenda única com abertura de 0,50 mm e o anteparo de formação de imagens para uma radiação de comprimento de onda de 500 nm poder ser tratada como campo distante (difração de Fraunhofer)?

Certos cristais semicondutores são sintetizados e apresentam uma propriedade chamada atividade óptica, que é responsável por girar a polarização de um feixe de luz polarizada ao atravessá-los em uma determinada direção. Considere um cristal semicondutor opticamente ativo em forma de cubo com 8 mm de aresta, conforme mostrado na figura. Um feixe de laser incide perpendicularmente ao plano xy do cristal com polarização – i e emerge do outro lado com polarização + i. Qual a atividade óptica do cristal?

Em um experimento de interferência entre dois feixes laser foi verificado, em um determinado ponto, que a diferença de caminho entre eles media L. Qual é a expressão que relaciona a diferença de fase φ com a diferença de caminho L, considerando que o comprimento de onda do laser é λ?

Para estudar a estrutura cristalina de um substrato semicondutor utilizado no desenvolvimento de dispositivos microestruturados, um técnico dos Laboratórios de Microtecnologia Aplicada utiliza a técnica de difração de raios X. Segundo indicação do fabricante do difratômetro de raios X, que utiliza a técnica de medição na configuração θ-2θ, conforme indicado na figura, o comprimento de onda da radiação é 0,229 nm.
Se o técnico observou o primeiro pico de difração em 114,7°, qual é a distância interplanar da estrutura cristalina?

A radiação é um agente físico utilizado nos métodos de esterilização nos laboratórios. Ela apresenta vários efeitos sobre as células, dependendo de seu comprimento de onda, intensidade e duração. Existem dois tipos de radiação esterilizantes: ionizante e nao ionizante. Considere a figura abaixo. 
Fonte: Microbiologia do Tortora (2012, pag. 221).
São exemplos de radiação ionizante e não ionizante, respectivamente,

O teste de resolução espacial intrínseca para uma câmara SPECT de um ou múltiplos detectores é realizado utilizando o simulador de barras posicionado sobre estes. Na determinação da resolução pelo método intrínseco, os detectores devem ser expostos a um fluxo uniforme de fótons emitidos por uma fonte pontual de Tc-99m. A imagem adquirida é avaliada visualmente e a determinação da resolução intrínseca do sistema depende do quadrante em que a menor distância entre as barras possa ser distinguida. De acordo com as recomendações da Agência Internacional de Energia Atômica, em sua publicação “IAEA Human Health Series nº 6 - Quality Assurance for SPECT Systems”, a função de espalhamento linear para o teste de resolução espacial para sistemas SPECT pode ser estimada usando a relação:

Um peso P de dimensões desprezíveis pode ser posto a oscilar como um pêndulo simples (I) ou como um pêndulo cônico (II), por meio de um fio ideal. Considere que

 na figura I, o pêndulo simples está na extremidade da oscilação, formando um ângulo θ com a vertical. Nesse momento a força de tração tem módulo T.

 na figura II, o pêndulo cônico está girando com velocidade angular constante, formando ângulo θ com a vertical que contém o centro de rotação. Nesse momento a força de tração tem módulo T'. 

A razão T/T'   vale

A classificação das ondas eletromagnéticas, baseada na frequência, constitui o espectro eletromagnético. Em relação ao espectro eletromagnético, são feitas algumas afirmações:

I. A frequência das micro-ondas são menores do que as das ondas de rádio.

II. A faixa de frequências correspondente à luz visível é pequena comparada à do ultravioleta.

III. O comprimento de onda do infravermelho é menor do que o do ultravioleta.

IV. As ondas infravermelhas são costumeiramente chamadas de ondas de calor.

Estão corretas

Analise a situação a seguir.

A fim de alertar a população com cuidados para sua segurança, um delegado resolveu gravar um vídeo e postar nas redes sociais. Nesse vídeo, ele explica um golpe comum aplicado por ladrões de veículos, no qual estes mantêm um controle remoto de portão de garagem acionado, enquanto o proprietário de um veículo aciona o controle do seu carro a fim de trancá-lo.

Estando o controle do portão acionado no instante em que o motorista aciona o seu controle, o veículo não é trancado. Sendo assim, motoristas descuidados, que não se certificam do trancamento de seu veículo, são furtados com facilidade.

O fenômeno da Física que melhor explica o que foi exposto nessa situação é:

Considere que em uma brincadeira de colegas, eles sugam pela boca gás hélio e cantam parabéns para uma outra colega da turma.

A voz dos colegas se modifica, nesse caso, porque:

Em uma corda ideal, uma pessoa cria pulsos que são refletidos, produzindo assim uma onda estacionária, como indicado na figura a seguir

Nessas condições, é correto afirmar:

No sistema, representado na figura, o fio pode vibrar entre duas extremidades, separadas pela distância L= 0,50 m. Um rolo desse fio possui comprimento total 10 m e massa 0,12 kg. A frequência F, produzida no alto falante, é igual a 60Hz. Para se obter uma onda estacionária com três ventres nesse fio, a mão da pessoa deve exercer uma tração T de módulo igual a 

A figura abaixo é uma representação de duas fontes F1 e F2 que oscilam em fase e produzem, na superfície da água contida em um tanque, ondas que se propagam com frequência f = 30 Hz. O ponto A é equidistante das duas fontes. E é o ponto mais próximo à esquerda de A onde se observa que a água se move com amplitude máxima. D é o ponto mais próximo à direita de A onde se observa que a superfície da água fica em repouso. Medindo-se a diferença de caminho entre DF₁ e DF₂ , encontra-se o valor igual a 1,0 cm.
É correto afirmar que

A figura abaixo representa duas cordas, 1 e 2, de mesmo comprimento e densidades lineares μ₁ e μ₂ presas, por uma de suas extremidades, em pontos diferentes, a uma parede. Uma barra é presa às outras extremidades das cordas. Essa barra, por sua vez, encontra-se presa a uma corda, de massa e densidade linear desprezíveis, que passa por uma roldana fixa e na qual se encontra pendurado um corpo de massa M.
Sabendo-se que as densidades lineares das duas cordas estão relacionadas por μ₁ = 2μ₂, a razão entre as velocidades dos pulsos transversais que se propagam nas duas cordas é dada por

Em uma velocidade de propagação constante de duas ondas eletromagnéticas com comprimento de ondas diferentes, é correto afirmar que o comprimento de onda é

A refração é a mudança na rapidez de propagação de uma onda quando passa de um meio para outro. Quando, por exemplo, a luz passa do ar para o vidro, há uma mudança na rapidez de propagação da luz facilmente perceptível se a incidência não for perpendicular à superfície de separação do vidro com o ar. Nesse caso, nota-se a mudança na direção de propagação dos raios luminosos e também ocorre uma mudança na rapidez de propagação.

Internet:<www.if.ufrgs.br> (com adaptações).

A respeito do fenômeno da refração, assinale a alternativa correta.