Questões de Concurso Sobre refração em física

Uma pessoa de 1,6 metro de altura está de pé em uma piscina com exatamente metade do seu corpo submerso. Para um observador localizado do lado de fora da piscina, por conta da refração, essa pessoa aparenta ter uma altura de 1,5 metro. Dado o índice de refração do ar igual a 1, pode-se concluir que o índice de refração da água da piscina é de, aproximadamente:

A figura ilustra um prisma de abertura igual a 65 °. O prisma foi colocado no ar, de índice de refração igual a 1. Um feixe de luz incide no prisma, com ângulo igual a 30 °. Qual a velocidade de propagação da luz no prisma?

Para a resolução do problema, use a velocidade da luz no ar: 3 X 10⁸ m/s e os dados fornecidos pela figura e pela tabela.

Um raio de luz, viajando no vácuo a uma velocidade de 300.000 km/s, atravessa um pedaço de sílica com índice de refração igual a 1,5. Assinale a alternativa que apresenta a velocidade da luz na sílica.

Nos dias de hoje, o ser humano está acostumado com as maravilhas do mundo moderno, como, por exemplo, o rádio, a televisão, telefone celular, o GPS, forno de microondas etc. Com isso, estamos imersos num emaranhado de ondas que podem ser classificadas como mecânicas ou eletromagnéticas. Sobre as ondas podemos afirmar que:

I - A luz é considerada como onda eletromagnética enquanto se propaga no vácuo, e quando se propaga em meio material, ela é considerada como onda mecânica.

II - As ondas eletromagnéticas não necessitam de meio material para se propagar.

III - As ondas mecânicas se propagam nos sólidos, líquidos e gasosos.

IV - Refração é uma propriedade apenas da onda mecânica, que significa variação na sua frequência, ao mudar de direção de propagação.

V - As ondas mecânicas se propagam vácuo.

Assinale a alternativa que aponta a(s) afirmação(ões) correta(s):

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

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:

Sobre as características da reflexão e refração da luz, temos as seguintes afirmativas:

I. Quanto maior for o índice de refração de um material, menor será a velocidade da luz neste material.

II. A luz, ao passar para um meio de índice de refração diferente, sua frequência e velocidade se alteram e o comprimento de onda permanece constante.

III. O fenômeno da reflexão interna total pode ocorrer quando a luz proveniente do ar incide sobre a superfície de um diamante polido.

Assinale a alternativa em que todas a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

Número f ( f number) é uma medida da capacidade de captação de luz de um sistema óptico, como uma lente de câmera. A variação do número f em uma câmera resulta em uma variação na sua profundidade de campo (depth of field – DOF).

Uma câmera fotográfica apresenta 2 cm de diâmetro da pupila de entrada e uma lente com distância focal de 8 cm. O número f da lente da câmera é 

Um fenômeno causado pela variação do índice de refração da luz, dependente exclusivamente dos comprimentos de onda dos raios de luz, é conhecido como

Admitindo que o índice de refração do bloco de vidro seja igual a 1,6 e do anteparo igual a 1,4, o seno do ângulo de incidência da luz no bloco de vidro para que o fenômeno da refração não seja observado pelo pesquisador é igual a

O valor da mudança da frequência da luz ao se propagar do ar para o bloco de vidro é igual a 

Um dos fenômenos ópticos que observamos na propagação da luz é a refração. Com relação à refração de um feixe luminoso monocromático que ocorre quando ele incide na superfície de separação de dois meios distintos, é correto afirmar que

Um raio de luz se propaga em um meio 1 (n₁ = 1,5) e sofre refração ao penetrar em um segundo meio com índice de refração igual a 2, com um ângulo de incidência na interface meio 1-meio 2 igual a 60º. Posteriormente, esse raio refrata novamente em um terceiro meio, comum ângulo de refração igual a θ (onde senθ = 0,25). Ao incidir no quarto meio, o ângulo de incidência corresponde ao ângulo crítico, resultando em reflexão interna total.







Qual é o índice de refração mais próximo para o quarto meio?

Ao observarmos, com um ângulo de 60⁰ com a vertical, uma pedra no fundo de um recipiente cheio de um líquido de altura H, a imagem da pedra sofre uma elevação aparente de 2 cm.





Sabendo-se que o índice de refração do líquido é √3, pode-se concluir, corretamente, que a altura H do líquido, em cm, corresponde a:

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: 

Na segunda metade do século XIX, E. Abbe, trabalhando com Carl Zeiss em uma pequena fábrica de microscópios em Jena, propôs o modelo, hoje em dia conhecido como princípio de Abbe, que uma onda plana incidindo em um objeto situado no plano focal anterior (Σ₀ ) de uma lente convergente (L_t ) forma um padrão de difração no plano focal posterior (Σ_t ), e a imagem se forma no plano imagem (Σ_i ) como mostrado na figura 16. Sendo a onda incidente uma onda plana pode-se utilizar o formalismo de Fourier na análise e tratamento dos dados no espaço de frequências. O princípio de Abbe tornou-se, então, a base de diversas técnicas como filtros espaciais e campo claro/campo escuro. 





HECHT, Eugene. Optics. Reading, Mass.: Addison-Wesley Publishing, 1987, p. 563.


Assinale se a afirmação é V (verdadeira) ou F (falsa) para as afirmativas abaixo:

( ) A obtenção de imagens com alta resolução espacial depende da informação de alta frequência no plano focal.
( ) Quanto menor a abertura numérica de uma lente objetiva em um microscópio de luz visível, maior a resolução.
( ) Uma imagem de microscopia de campo claro é composta essencialmente por ondas não difratadas.
( ) A microscopia de campo escuro, em microscópios eletrônicos, permite a escolha de imagens com orientação cristalográfica específica.

A sequência correta é:

Em um arranjo óptico, como mostrado na figura 13, duas ondas de comprimento de onda de 500 nm percorrem uma distância de x = 0 até x = 100 cm. Uma onda se propaga somente no ar; a outra, em um certo momento, atravessa uma cubeta de vidro contendo um líquido. Em x = 0 e t = 0, a onda tem amplitude máxima. Os índices de refração da cubeta e do líquido são, respectivamente, 1,5 e 1,2. A espessura d das paredes da cubeta é igual a 0,5 cm; e a largura interna da cubeta é de 10cm. Considere o índice de refração do ar igual ao do vácuo e também o número de onda k_v.





HECHT, Eugene. Optics. 4^th Ed.: Addison-Wesley Publishing, 2002, p. 321. (Adaptado).

Assinale V (verdadeira) ou F (falsa) para as afirmações abaixo:

( ) As equações de onda podem ser inicialmente escritas como: y (x,t) = y_o sen ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 1,57).
( ) As equações de onda podem ser inicialmente escritas como: y (x,t) = y_o cos ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 1,57).
( ) A diferença de caminho óptico, após a onda atravessar a cubeta, é de 0,025 k_o .
( ) Depois de passar pela cuba, as ondas devem ser escritas como: Y (x,t) = y_o sen ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 0,025).

A sequência correta é: