Física Listas de Exercício (EM/Vestibular)

Física – Lista de Exercícios de Ótica II

Lista de Ótica I (fenômenos óticos, lentes e espelhos planos e esféricos).


Questão

(UNESP – 2018) Um dos fatores que contribuíram para a aceitação do modelo atômico proposto por Niels Bohr em 1913 foi a explicação dos espectros da luz emitida por átomos de gases aquecidos, que podem ser observados por meio de um aparelho chamado espectroscópio, cujo esquema está representado na figura. Nesse equipamento, a luz emitida por um gás atravessa uma fenda em um anteparo opaco, forma um estreito feixe que incide em um elemento óptico, no qual sofre dispersão. Essa luz dispersada incide em um detector, onde é realizado o registro do espectro.

O elemento óptico desse espectroscópio pode ser
(A) um espelho convexo.
(B) um prisma.
(C) uma lente divergente.
(D) uma lente convergente.
(E) um espelho plano.

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Questão

(ENEM – 2015) Será que uma miragem ajudou a afundar o Titanic?
O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distância, o horizonte verdadeiro fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro.

Disponível em: http://apod.nasa.gov. Acesso em: 6 set. 2012 (adaptado).

O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a
A) ressonância.
B) refração.
C) difração.
D) reflexão.
E) difusão.

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Questão

(FGV – 2018) São dados os índices de refração absolutos (n) dos seguintes meios ópticos: $$n_{ar} = 1,0$$, $$n_{\acute{a} gua} = 1,3$$, $$n_{vidro\, c} = 1,5$$, $$n_{vidro\, p} = 1,8$$. Um raio de luz monocromática foi emitido sobre um sistema óptico formado por 3 desses meios, obtendo-se a configuração seguinte. I e II são dióptros planos, que separam os meios A de B e B de C, respectivamente.

A possível, correta e respectiva relação entre os meios A, B e C é
(A) água, vidro p e ar.
(B) ar, vidro c e vidro p.
(C) água, vidro c e vidro p.
(D) vidro c, ar e água.
(E) ar, água e vidro p.

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Questão

(UNICAMP – 2018) Uma lente de Fresnel é composta por um conjunto de anéis concêntricos com uma das faces plana e a outra inclinada, como mostra a figura (a). Essas lentes, geralmente mais finas que as convencionais, são usadas principalmente para concentrar um feixe luminoso em determinado ponto, ou para colimar a luz de uma fonte luminosa, produzindo um feixe paralelo, como ilustra a figura (b). Exemplos desta última aplicação são os faróis de automóveis e os faróis costeiros. O diagrama da figura (c) mostra um raio luminoso que passa por um dos anéis de uma lente de Fresnel de acrílico e sai paralelamente ao seu eixo. Se $$sen(\theta_{1}) = 0,5$$ e $$sen(\theta_{2}) = 0,75$$, o valor do índice de refração do acrílico é de

a) 1,50.
b) 1,41.
c) 1,25.
d) 0,66.

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Questão

(FATEC – 2017) Durante um ensaio com uma amostra de um material transparente e homogêneo, um aluno do Curso de Materiais da FATEC precisa determinar de que material a amostra é constituída. Para isso, ele utiliza o princípio da refração, fazendo incidir sobre uma amostra semicircular, de raio r, um feixe de laser monocromático, conforme a figura.

Utilizando os dados da figura e as informações apresentadas na tabela de referência, podemos concluir corretamente que o material da amostra é
(A) cristal de lantânio.
(B) cristal de titânio.
(C) cristal dopado.
(D) policarbonato.
(E) resina.

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Questão

(UERJ – 2019) Em uma estação, um cartaz informativo está protegido por uma lâmina de material transparente. Um feixe de luz monocromático, refletido pelo cartaz, incide sobre a interface de separação entre a lâmina e o ar, formando com a vertical um ângulo de 53º. Ao se refratar, esse feixe forma um ângulo de 30º com a mesma vertical. Observe o esquema ampliado a seguir, que representa a passagem do raio de luz entre a lâmina e o ar.

Determine o índice de refração da lâmina.

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Questão

(FUVEST – 2016) Uma moeda está no centro do fundo de uma caixa d’água cilíndrica de 0,87 m de altura e base circular com 1,0 m de diâmetro, totalmente preenchida com água, como esquematizado na figura.

Se um feixe de luz laser incidir em uma direção que passa
pela borda da caixa, fazendo um ângulo $$\theta$$ com a vertical,
ele só poderá iluminar a moeda se
a) $$\theta = 20^{\circ}$$
b) $$\theta = 30^{\circ}$$
c) $$\theta = 45^{\circ}$$
d) $$\theta = 60^{\circ}$$
e) $$\theta = 70^{\circ}$$

Note e adote:
Índice de refração da água: 1,4
$$n_{1} sen(\theta _{1}) = n_{2} sen(\theta _{2})$$
$$sen(20^{\circ}) = cos(70^{\circ}) = 0,35$$
$$sen(30^{\circ}) = cos(60^{\circ}) = 0,50$$
$$sen(45^{\circ}) = cos(45^{\circ}) = 0,70$$
$$sen(60^{\circ}) = cos(30^{\circ}) = 0,87$$
$$sen(70^{\circ}) = cos(20^{\circ}) = 0,94$$

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Questão

(UNESP – 2015) Dois raios luminosos monocromáticos, um azul e um vermelho, propagam-se no ar, paralelos entre si, e incidem sobre uma esfera maciça de vidro transparente de centro C e de índice de refração $$\sqrt{3}$$, nos pontos A e V. Após atravessarem a esfera, os raios emergem pelo ponto P, de modo que o ângulo entre eles é igual a 60°.

Considerando que o índice de refração absoluto do ar seja igual a 1, que $$sen\, 60^{0} = \frac{\sqrt{3}}{2}$$ e que $$sen 30^{0} = \frac{1}{2}$$, o ângulo $$\alpha$$ indicado na figura é igual a
(A) 90°.
(B) 165°.
(C) 120°.
(D) 135°.
(E) 150°.

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Questão

(UNESP – 2017) Dentro de uma piscina, um tubo retilíneo luminescente, com 1 m de comprimento, pende, verticalmente, a partir do centro de uma boia circular opaca, de 20 cm de raio. A boia flutua, em equilíbrio, na superfície da água da piscina, como representa a figura.

Sabendo que o índice de refração absoluto do ar é 1,00 e que o índice de refração absoluto da água da piscina é 1,25, a parte visível desse tubo, para as pessoas que estiverem fora da piscina, terá comprimento máximo igual a
(A) 45 cm.
(B) 85 cm.
(C) 15 cm.
(D) 35 cm.
(E) 65 cm.

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Questão

(UNESP – 2013) Uma haste luminosa de 2,5 m de comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca circular de 2,26 m de raio, que flutua nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura. Devido à presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz, apenas uma parte da haste pode ser vista por observadores que estejam fora da água.

Unesp2013
Considere que o índice de refração do ar seja 1,0, o da água da piscina $$\frac{4}{3}$$, sen 48,6º = 0,75 e tg 48,6º = 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem do comprimento da haste igual a
(A) 70%.
(B) 60%.
(C) 50%.
(D) 20%.
(E) 40%.

Questão

(UNICAMP – 2019) a) Todos os corpos emitem radiação, e quanto maior a temperatura do corpo, maior a potência por ele radiada. Idealmente, os corpos que têm a capacidade de absorver toda a radiação que recebem são também os melhores emissores de radiação. Esses corpos são chamados de corpos negros e apresentam espectros de emissão de radiação que dependem somente de suas temperaturas. Além disso, o comprimento de onda de máxima radiação relaciona-se com a temperatura do corpo da seguinte forma: $$\lambda_{max} = \frac{b}{T}$$, sendo $$b = 3\cdot 10^{-3}\, m\cdot K$$. O Sol tem um espectro de emissão similar ao espectro do corpo negro mostrado na figura A. Os valores de emitância estão divididos pelo valor máximo; já a escala de comprimentos de onda está em nanômetros (1,0 nm = 1,0 x $$10^{-9}$$ m). Quanto vale a temperatura do corpo negro?

b) A separação da radiação luminosa nos diferentes comprimentos de onda é usualmente feita pelo emprego de uma grade de difração ou de um prisma. Quando um feixe luminoso incide numa das faces de um prisma, parte dele é refletida, e outra parte é refratada. Considere que o feixe luminoso, composto das cores azul e vermelha, incide na face do prisma conforme mostra a figura B. Trace os raios refletidos e os raios refratados na primeira face do prisma, lembrando que o índice de refração depende do comprimento de onda.

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Questão

(FUVEST 2017) Um grupo de estudantes, pretendendo estudar fenômeno análogo ao das cores comumente observadas em manchas de óleo, fez o seguinte experimento: depositou uma gota de um líquido, com índice de refração n = 2,5, sobre a água contida em um recipiente cilíndrico de raio 10 cm. O líquido se espalha com espessura homogênea sobre toda a superfície da água, como esquematizado na figura.

a) Se o volume da gota do líquido for $$0,0045\, cm^{3}$$, qual será a espessura E da camada do líquido sobre a água?

b) Um feixe de luz propaga-se no ar, incide perpendicularmente na superfície do líquido e sofre reflexão nas superfícies do líquido e da água. Quando a espessura E da camada do líquido for igual a $$\frac{\lambda}{2n}$$, sendo λ o comprimento de onda da luz incidente, ocorre interferência destrutiva entre a luz refletida no líquido e a luz refletida na água. Determine o valor de λ para essa condição.

c) Determine o volume da gota do líquido que deveria ser depositada sobre a água para que não se observe luz refletida quando luz verde de um laser, com frequência $$0,6\cdot 10^{15}\, Hz$$, incidir perpendicularmente na superfície do líquido.

Note e adote:
O líquido não se mistura com a água.
O recipiente é um cilindro circular reto.
Velocidade da luz $$c = 3\cdot 10^{8}\, m/s$$.
π ≈ 3.

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Sobre o autor

Guimarães

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