Questões de Física - Óptica Geométrica para Concurso

Em uma aula experimental sobre difração, estudantes de engenharia receberam a tarefa de calcular a distância focal de uma lente convergente utilizando uma fonte luminosa de luz monocromática, cujo comprimento de onda é igual a 500 nm.
Os estudantes fizeram com que raios paralelos passassem por uma fenda de largura igual a 4 × 10⁻⁵ m, sendo os raios focalizados pela lente convergente. Os estudantes verificaram que, sobre o plano focal da lente, a distância entre o máximo central e o primeiro mínimo foi de 12 mm. 

Com essa informação os estudantes chegaram à conclusão de que a distância focal da lente convergente, em centímetros, é igual a

Uma fonte luminosa monocromática emite uma luz com comprimento de onda igual a 600 nm. Uma fenda com uma largura de 0,750 mm é montada distante desta fonte luminosa, e o padrão de difração resultante é observado em um anteparo colocado a uma distância de 4,5 m da fenda. Nesta situação, e considerando que a distância fenda anteparo é muito maior do que a distância entre os máximos e mínimos de intensidades adjacentes, qual é a distância entre a primeira franja escura e a franja brilhante central?

Um raio de luz monocromática atravessa três meios homogêneos e transparentes x, y e z, de índices de refração respectivamente iguais a n_x, n_y e n_z, tal que n_x < n_y < n_z. O raio de luz incide na superfície que separa os meios x e y formando um ângulo θ com a reta normal a essa superfície e emerge na superfície que separa os meios y e z formando um ângulo δ com a reta normal a essa superfície, como mostra a figura.

Sabendo que as superfícies que separam os meios x e y e os meios y e z são planas e paralelas, para um dado ângulo de incidência θ, o ângulo δ com que o raio emerge depende

A óptica de elétrons é uma área essencial na construção e no funcionamento de equipamentos de microscopia e aceleradores de partículas. Nesses sistemas, a fonte de elétrons é muitas vezes baseada na emissão termiônica, onde um eletrodo (filamento) é aquecido a altas temperaturas e os elétrons são ejetados e acelerados por um potencial elétrico E₀ . Fontes termiônicas apresentam perda de coerência temporal devido à dispersão em energia (ΔE) do feixe de elétrons emitido. Essa dispersão em energia indica quão monocromática é a radiação emitida, e apresenta efeitos na resolução de sistemas ópticos devido à chamada ‘aberração cromática’, ilustrada na figura 18. 




Disponível em: https://www.jeol.com/words/semterms/20121024.011200.php. Acesso em: 15 ago. 2023. (Adaptado).

Essa dispersão no plano focal é denominado "círculo de mínima confusão", cujo diâmetro é dado pela equação: 


onde d é o diâmetro do “círculo de mínima confusão”; C_c é o coeficiente de aberração cromática da lente; ΔE é a dispersão em energia do feixe de elétrons; E₀ é a energia do feixe; e α é o semi-ângulo de convergência na lente. Sobre esses conceitos, assinale (V) para Verdadeiro ou (F) para falso nas afirmações a seguir:

( ) Aumentar a distância focal pode reduzir o efeito da aberração cromática.
( ) Reduzir a energia do feixe de elétrons reduz o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar a energia do feixe aumenta a profundidade de foco do sistema óptico.
( ) Aumentar a temperatura da fonte emissora leva a um aumento na dispersão em energia do feixe, intensificando o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar o tamanho da abertura na lente leva a uma redução no efeito da aberração cromática.

A sequência correta é: