Questões de Concurso Sobre ótica em física

Uma luneta astronômica é composta por duas lentes convergentes dispostas paralelamente dentro de um tubo de superfície lateral opaca. Deseja-se construir uma luneta para observar os anéis de Saturno. Um técnico de laboratório dispõe de diversas opções. Escolha abaixo aquela que será mais apropriada, desprezando aberrações:

Analise as afirmativas a seguir sobre ondas eletromagnéticas.
I. O campo elétrico da luz que sai de um filtro polarizador contém apenas a componente paralela à direção do filtro. II. A intensidade de uma onda eletromagnética é proporcional ao quadrado do módulo do campo elétrico. III. Quando a luz atinge a interface de dois materiais com índices de refração diferentes, parte da luz pode ser refratada pela interface de acordo com a lei de Snell.
Está correto o que se afirma em:

Um raio de luz monocromática incide sob ângulo (i) de 60° numa lâmina de vidro de índice de refração n₂ = 1,5 e de espessura e = 8,7 mm, sofrendo refração sob ângulo (r) de 30°. O desvio lateral sofrido pelo raio de luz, ao ser refratado pela lâmina, vale [Dado: Índice de refração do ar = 1,0]

Uma imagem digital é representada por meio das intensidades dos pixels nas posições x e y pela função P(x,y). A equação a seguir apresenta uma operação que transforma a imagem original para as coordenadas x´ e y´.

Essa transformação se refere

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

No laboratório do colégio, o professor propôs a seguinte tarefa: montar, em um banco óptico, duas lentes esféricas de mesmo eixo principal com o objetivo de formar um sistema afocal. Os alunos têm a seu dispor quatro lentes, sendo duas convergentes e duas divergentes de distâncias focais (em módulo) menores que as das lentes convergentes. Dispõem, também, de dois pequenos canhões de laser capazes de emitir feixes luminosos estreitos. Os alunos devem montar duas lentes no banco óptico, fazer incidir sobre uma delas os dois feixes paralelamente ao eixo principal e, por tentativas, variando a distância entre as lentes, conseguir que, depois de atravessá-las, os dois feixes continuem paralelos ao eixo principal. Para isso, analise os quatro arranjos a seguir.

É possível conseguir formar um sistema afocal com os arranjos

Um espelho esférico é instalado a 90 cm de uma capivara de altura H, localizada sobre o eixo central do objeto refletor. Um físico avalia o experimento, constatando que a imagem produzida tem a mesma orientação que o roedor e que a ampliação lateral foi igual a 0,5. Sabendo-se disso, o valor em módulo do raio de curvatura e o tipo do espelho são, respectivamente:

“Utilizados nos mais diversos ramos da ciência, os microscópios ópticos permitem a observação de objetos minúsculos, ampliando sua imagem em até 1000 vezes. Com funcionamento simples, a ampliação é feita por meio de um conjunto de lentes – de vidro ou de cristal – e uma fonte de luz. Para formar a imagem aumentada da amostra, os microscópios contam com uma lente objetiva e uma ocular, ambas convergentes, colocadas nas extremidades diametralmente opostas de um tubo – o canhão – composto, por sua vez, de duas partes que podem ser estendidas ou encurtadas”.

_{Disponível em http://www.prolab.com.br/blog/entenda-como-funciona-um-microscopio-optico/ Acesso em 06/11/2016.}

Considerando um pequeno objeto colocado a 15 cm da lente objetiva, que possui distância focal igual a 10 cm. A imagem final observada está a 15 cm da lente ocular, a qual possui também distância focal 10 cm. O comprimento aproximado do microscópio (distância lente a lente) é:

Durante uma aula de laboratório, o professor de Física utiliza uma lente para projetar, sobre um anteparo, a imagem real de um objeto. A seguir, o professor perguntou aos alunos qual ou quais alterações seriam observadas na imagem projetada do objeto no anteparo, caso metade da lente fosse recoberta por uma tinta opaca e, registrou no quadro da sala, as cinco respostas mais frequentes:

1- o brilho e o tamanho da imagem diminuem.

2- o tamanho da imagem diminui e sua forma altera.

3- o brilho da imagem aumenta e sua forma altera.

4- a forma da imagem sofrerá alteração.

5- o brilho da imagem fica menor.

É (são) correta(s) a(s) resposta(s)

Um escoteiro de altura 1,60m deseja utilizar um espelho côncavo, relativamente grande para acender uma fogueira num dia bastante ensolarado. Para isso deve colocar a fogueira a uma distância tal que todos os raios provenientes do Sol e que chegam na superfície do espelho possam convergir para a fogueira. Para saber a que distância do espelho a fogueira deveria ficar, foi feita a seguinte experiência. Ele se posicionou a 6 m do vértice espelho e ao longo do eixo principal do mesmo e verificou que sua imagem conjugada era invertida e tinha, aproximadamente, a metade de sua altura. Após executar algumas operações matemáticas o escoteiro posicionou a fogueira:

Óptica é a parte da ciência que estuda os fenômenos luminosos. Quanto a esse conceito é CORRETO afirmar que:

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.

Um helicóptero de resgate realiza operação de busca a um avião de pequeno porte que caiu no mar. Quando achava-se a 10m acima do nível do mar, seus ocupantes enxergaram o avião a uma profundidade aparente de 20m, conforme representa a figura. A profundidade real a que se acha o avião, admitindo que o índice de refração da água do mar é igual a 3/2 e que os ângulos com relação a normal são pequenos, será:

Por questões de segurança e eficiência, os faróis dos automóveis precisam emitir feixes luminosos paralelos, sendo possível ainda os ajustes de “luz alta” e “luz baixa”. Com dois espelhos côncavos E₁ e E₂, sendo o raio R₁ > R₂, é possível obter um feixe de luz paralelo utilizando uma fonte luminosa pontual, que emite em todas as direções do espaço. Estando a fonte luminosa e os vértices dos espelhos alinhados, com superfícies refletivas em oposição, o arranjo necessário deve ser tal que a fonte esteja localizada:

Eratóstenes de Alexandria (277 - 196 a.C.), nascido em Cirene, norte da África, realizou o primeiro experimento científi co para a medição da circunferência da Terra. O seu experimento até hoje surpreende pela concepção simples e pelo resultado muito próximo do valor correto. A engenhosa ideia de Eratóstenes era baseada na hipótese de que, caso a Terra fosse esférica, a sombra de um bastão observada no mesmo instante em locais diferentes permitiria, a partir de considerações geométricas, o cálculo do diâmetro da esfera.

Eratóstenes era Bibliotecário-Chefe da Biblioteca de Alexandria, e foi nos livros que tomou conhecimento do seguinte fenômeno:

“Uma vez por ano, no solstício de verão (22 de julho, no hemisfério Norte), precisamente ao meio dia, os raios solares caíam verticalmente na localidade de Siena (isto era sabido porque a imagem do Sol podia ser vista refl etida nos poços mais fundos da cidade). Naquela mesma hora, em Alexandria, os raios caíam inclinadamente, fazendo um ângulo de aproximadamente 7,2° com a vertical (esse ângulo era medido através da comparação da sombra de um obelisco, por exemplo, com a sua altura), ou seja, 1/50 da circunferência completa, que corresponde à 360°.”

Supondo então que a Terra possuía a forma esférica e sabendo que a distância entre as cidades de Alexandria e Siena (atualmente Assuã) era cerca de 780 km, Eratóstenes obteve uma estimativa para o raio da Terra.

(TRINDADE, R.I.F; MOLINA, E.C. Geofísica: A Terra vista pelo buraco da fechadura. IAG-USP, online.Disponível em Acesso em 20 de outubro de 2016. ADAPTADO).

O princípio fundamental da óptica levado em consideração por Eratóstenes foi:

Considere que o diâmetro de Vênus seja de 12000 km e sua distância mínima até a Terra seja cerca de 4x10⁷ km. Quando Vênus está a esta distância, qual será, aproximadamente, o diâmetro da imagem de Vênus formada por um telescópio esférico côncavo cuja distância focal é de 2,0 m?