Questões de Concurso Sobre óptica geométrica em física

Em óptica geométrica, grande parte dos resultados obtidos, ocorre mediante aproximação chamada paraxial, ou seja, para pequenos ângulos. Na figura a seguir, uma lâmpada encontra-se posicionada em frente de um espelho esférico; os raios de luz saindo da lâmpada seguem a trajetória indicada, pois ela está situada:

Um dos testes mais importantes para o controle de qualidade de imagens radiográficas é a curva sensitométrica Hurter & Driffield (H&D), que fornece a densidade ótica como função da exposição recebida. Sobre esta curva obtida para um material negativo, assinale a afirmativa correta.

Uma gota de água em repouso sobre uma régua de plástico, pode ser considerada, utilizando uma boa aproximação, como uma semiesfera. Ao olharmos os objetos através dessa gota, eles aumentam ou diminuem de tamanho conforme se afasta ou se aproxima a régua do objeto. Fazendo algumas considerações, a gota de água pode ser utilizada como uma lente e os efeitos ópticos do plástico podem ser desprezados. Se a gota tem raio de curvatura de 5,0 mm e índice de refração 1,35 em relação ao ar, podemos afirmar que a distância focal dessa gota é de aproximadamente:

Um experimento de física pretende verificar quais são as intensidades de luz refletidas e transmitidas na interface de um sistema água / ar. Para isso, um feixe de luz monocromática provindo da água incide sobre a interface com ângulo de 65,3° com a normal à interface. Dois sensores móveis permitem detectar tanto a luz transmitida como a luz refletida dentro e fora da água.

Considerando que o índice de refração da água é de 1,30 e que o índice de refração do ar é de 1,00 e dado sen(65,3°)=0,909, podemos chegar à conclusão seguinte:

Um técnico de laboratório de física possui uma lâmpada monocromática de comprimento de onda desconhecido. Para remediar isso, ele monta um experimento com fendas para obter um padrão de interferência. Neste experimento, a fonte de luz está sendo colocada antes de uma fenda vertical chamada de F₀. Depois dessa fenda encontram-se duas fendas, F₁ e F₂ respectivamente, separadas por uma distância d = 2mm. Elas se encontram a igual distância da fenda F0, de tal forma que podemos dizer que qualquer onda luminosa que sai das fendas F₁ e F₂ está em fase. O anteparo é colocado a uma distância R = 1m das fendas F₁ e F₂. A figura a seguir mostra a montagem experimental usada.

O técnico de laboratório mediu 3 franjas de brilhantes de cada lado da franja central, compreendidas numa distância de 1 mm partir do centro. Ele deduziu que o comprimento de onda da luz é aproximadamente:

Um prisma é um sólido geométrico formado por uma face superior e uma face inferior paralelas e congruentes ligadas por arestas. As laterais de um prisma são paralelogramos. No entanto, para o contexto da óptica, é chamadoprismao elemento óptico transparente com superfícies retas e polidas que é capaz de refratar a luz nele incidida. O formato mais usual de um prisma óptico é o de pirâmide com base quadrangular e lados triangulares. Analise as afirmativas seguintes, relacionadas ao prisma, destacado no texto, e marque a alternativa CORRETA.

I. Denomina-se de prisma óptico todo meio heterogêneo e transparente limitado por duas faces planas paralelas.

II. O prisma óptico pode ser utilizado para fazer a decomposição da luz branca.

III. A luz branca é composta de seis componentes coloridos, ou seja, ela é policromática.

A figura a seguir mostra um fio de telefone suspenso por dois postes. A curva formada é uma “catenária”.

Sejam R o raio de curvatura da catenária no ponto mais baixo, pela manhã, logo antes do nascer do Sol, e R' o raio de curvatura da catenária no ponto mais baixo ao meio-dia, sob o Sol a pino.

Esses raios de curvatura são tais que

Denomina-se “distância mínima de visão distinta” a menor distância entre um objeto e o olho de uma pessoa para que ela possa vê-lo com nitidez.

Um dia, caiu um cisco no olho de um oftalmologista. Ele, então, utiliza um espelho côncavo de 32 cm de raio para obter uma imagem ampliada de sua vista para melhor examiná-la.

Supondo que sua distância mínima de visão distinta seja 24 cm, seu rosto deve ficar a uma distância do espelho de, no mínimo,

Uma fonte luminosa esférica de 2,0 cm de diâmetro ilumina um objeto opaco, também esférico, de diâmetro 3,0 cm, colocado a 1,0 m de distância. Um anteparo é colocado a 3,0 m do objeto e a 4,0 m da fonte, perpendicularmente à reta que une os seus centros.
Nestas condições, a relação entre os raios das regiões de penumbra e de sombra projetadas no anteparo vale

Em uma toalha azul de praia, iluminada apenas pela luz do Sol, estão organizados quatro copos vermelhos e 4 pratos de sobremesa brancos. Neste caso, levando em consideração que a óptica e as cores se relacionam através dos fenômenos: da refração, da reflexão e da dispersão da luz, podemos afirmar que

Dadas as afirmativas relacionadas com a natureza da luz e suas características de propagação, I. No processo de polarização por reflexão numa interface arvidro, a luz natural será totalmente polarizada, com o vetor campo elétrico perpendicular ao plano de incidência, desde que o ângulo de incidência seja igual ao ângulo de Brewster. II. Um feixe luminoso está sujeito ao fenômeno da reflexão interna total quando incide sobre a superfície de separação de um meio com índice de refração menor para outro com índice de refração maior. III. A luz branca será decomposta em suas componentes monocromáticas quando atravessar uma interface ar-vidro, tendo a componente vermelha o ângulo de refração maior do que a componente azul. IV. O princípio de Huygens é um método de análise da óptica geométrica que é usado para explicar o comportamento da luz, como a reflexão e a refração, ao se propagar em diversos meios.
verifica-se que estão corretas apenas

Quando um experimento de difração de luz em uma fenda é montado em laboratório, as posições relativas da fonte de luz, do obstáculo e do anteparo são importantes na definição do tipo de abordagem a ser empregada na análise das medidas, por exemplo, se é mais pertinente utilizar a difração de Fresnel ou a difração de Fraunhofer. Quando a abordagem da difração de Fresnel é a mais adequada, significa que os raios que emanam da fenda

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?

Radiação do tipo raios X possui energia relativamente alta e é apropriada para investigar a estrutura cristalina de sólidos. É possível, por meio de difração de raios X, investigar os arranjos dos átomos e determinar suas distâncias em cristais com estrutura desconhecida. Cobre metálico foi analisado em um experimento de difração de raios X que produziu um pico de Bragg de primeira ordem em um ângulo θ = 29º. O experimento foi realizado com radiação de raios X de comprimento de onda de 1,2 angstroms. Qual é o espaçamento mínimo, em angstroms, entre os planos de difração formados pelos átomos do cobre metálico? (Dado: sen 29° =0,48)

Feixes de luz laser geralmente são produzidos com intensidades luminosas relativamente altas; entretanto, alguns experimentos de investigação da matéria condensada em laboratórios de pesquisa exigem intensidades ainda maiores que podem ser obtidas através do uso de lentes colimadoras de feixes. Um feixe de laser de perfil circular uniforme com 1,6 mm de diâmetro e 2 W de potência teve seu diâmetro reduzido 8 vezes ao atravessar uma lente convergente. Qual a Intensidade do feixe de laser no foco da lente? (Use π = 3,14)

Em um experimento de medida de transmissão de luz foi utilizado um fotodetector de silício para medir a intensidade da radiação que atravessava uma lâmina de vidro. Sabendo que o silício tem uma banda proibida de 1,2 eV de “gap” de energia, qual o maior comprimento de onda da radiação transmitida que podia ser detectado pelo fotodetector? (Dados: h = 4x10^-15 eV.s, c = 300.000 km/s)

O interferômetro de Michelson é um importante dispositivo experimental baseado no efeito de interferência entre ondas eletromagnéticas coerentes. Seu princípio de funcionamento é baseado em um feixe de luz monocromática que é dividido em dois percorrendo caminhos ortogonais entre si. Padrões de interferência apresentando franjas são observados em um anteparo quando esses feixes que estão ópticamente alinhados se interferem. Este aparato apresenta uma grande capacidade de resolução para detectar alterações nos caminhos ópticos dos dois braços. A grande precisão da medida para detectar deslocamentos entre posições dos máximos e mínimos das franjas de interferência possibilitou a sua utilização por Michelson-Morley para comprovação da não existência do Éter. O interferêmetro montado sobre uma base giratória permitia alternar seus braços com relação à direção de rotação da Terra em sua órbita em torno do sol. Considerando-se que a luz monocromática utilizada no experimento era de 550 nm, o caminho óptico de cada braço do interferômetro era igual e media 11,0 m, e considerando que a velocidade de translação da Terra em torno do Sol é de 30 km/s, qual o deslocamento esperado entre as franjas quando o interferômetro era girado de 90º com relação à direção de translação da Terra em sua órbita? (Considere c = 300.000 km/s).

Um feixe de luz linearmente polarizada atravessa um sistema óptico conforme indicado na figura abaixo.
Qual é a alternativa que indica o estado de polarização da luz emergente da placa de um quarto de onda?

Analise as seguintes afirmativas a respeito das lentes:
I. Podem ser compostas tanto por superfícies transparentes quanto opacas. II. Possui duas superfícies. III. Quando plana, ela possui eixo principal, centro óptico e foco. IV. Quando esfero cilíndricas, elas não possuem centro óptico e foco.
Estão corretas as afirmativas:

O feixe de luz é um ente que não tem existência real. Seu comportamento pode assumir diferentes formas ao atravessar ou não alguns materiais. Considere as seguintes afirmativas sobre o comportamento da luz com relação aos meios:
I. No meio transparente, a luz é refletida no sentido contrário de sua origem, como em um espelho. II. No meio translúcido, a luz se propaga de forma irregular, de modo que o observador vê o objeto através do meio, mas sem nitidez, como o papel vegetal. III. No meio opaco, a luz não se propaga, não sendo possível ao observador ver o objeto atrás, como uma cortina.
Estão corretas as afirmativas: