Página 1 de 10 1. (IMED 2016) Um observador na superfície do planeta observa num arco-íris primário, que o vermelho é a cor que sempre está em __________ da cor azul. Isso porque sofre __________ refração em relação ao azul. Além disso, é correto dizer que, durante a refração nas gotas de chuva, as frequências das cores __________.
Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima. a) baixo – menor – aumentam
b) cima – menor – aumentam
c) cima – menor – permanecem inalteradas d) baixo – maior – permanecem inalteradas e) baixo – maior – diminuem
2. (IFSUL 2016) No dia 27 de setembro de 2015, houve o eclipse da superlua. Esse evento é a combinação de dois fenômenos, que são: um eclipse lunar e a superlua. Isso só acontecerá novamente em 2033.
No fenômeno da superlua, o astro fica mais perto da terra e parece até 14% maior, com um brilho extraordinário. Já o fenômeno do eclipse lunar é consequência da __________ da luz e ele ocorre totalmente quando a posição relativa dos astros é sol, terra e lua; e esse fenômeno acontece na fase da lua __________.
A sequência correta para o preenchimento das lacunas é a) propagação retilínea – minguante
b) reflexão – cheia
c) propagação retilínea – cheia d) dispersão – quarto crescente
3. (Unicamp 2016) O Teatro de Luz Negra, típico da República Tcheca, é um tipo de representação cênica caracterizada pelo uso do cenário escuro com uma iluminação estratégica dos objetos exibidos. No entanto, o termo Luz Negra é fisicamente incoerente, pois a coloração negra é justamente a ausência de luz. A luz branca é a composição de luz com vários comprimentos de onda e a cor de um corpo é dada pelo comprimento de onda da luz que ele predominantemente reflete. Assim, um quadro que apresente as cores azul e branca quando iluminado pela luz solar, ao ser iluminado por uma luz monocromática de comprimento de onda correspondente à cor amarela, apresentará, respectivamente, uma coloração
a) amarela e branca. b) negra e amarela. c) azul e negra. d) totalmente negra.
4. (UECE 2016) Em 27 de setembro último, foi possível a observação, no Brasil, de um eclipse lunar total. Durante esse fenômeno, a sombra projetada na lua pela Terra possui duas partes denominadas umbra e penumbra. A umbra é uma região em que não há iluminação direta do Sol e a penumbra é uma região em que apenas parte da iluminação é bloqueada. A separação entre essas regiões pode ser facilmente explicada com o uso da
a) lei de Coulomb. b) ótica geométrica. c) termodinâmica.
d) lei da gravitação universal.
Página 2 de 10 5. (IFBA 2016) A câmara de um celular, cuja espessura é de 0,8 cm, capta a imagem de uma árvore de 3,0 m de altura, que se encontra a 4,0 m de distância do orifício da lente, projetando uma imagem invertida em seu interior. Para simplificar a análise, considere o sistema como uma câmara escura. Assim, pode-se afirmar que a altura da imagem, em mm, no interior da câmara é, aproximadamente, igual a:
a) 6,0 b) 7,0 c) 8,0 d) 9,0 e) 10,0
6. (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 θ com a vertical, ele só poderá iluminar a moeda se
Note e adote:
Índice de refração da água: 1,4
1 1 2 2 n sen( ) n sen( ) sen(20 ) cos(70 ) 0,35 sen(30 ) cos(60 ) 0,50 sen(45 ) cos(45 ) 0,70 sen(60 ) cos(30 ) 0,87 sen(70 ) cos(20 ) 0,94 θ θ a) θ20 b) θ30 c) θ45 d) θ60 e) θ70
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7. (IFSUL 2016) Ao passar de um meio mais refringente para um menos refringente, um raio de luz monocromática que incide de forma oblíqua
a) sofre reflexão total. b) se aproxima da normal. c) permanece na mesma direção. d) se afasta da normal.
8. (UECE 2016) Uma escova de dentes tem seu cabo feito de plástico azul, no qual estão presas cerdas de nylon incolor. As pontas das cerdas parecem azuis quando a escova é iluminada com a luz do dia. O fenômeno ótico responsável principal por essa coloração azul nas pontas das cerdas é denominado
a) interferência construtiva. b) reflexão total.
c) difração.
d) interferência destrutiva.
9. (UPE 2016) Google irá conectar o Brasil aos EUA com cabo submarino
São Paulo – O Google anunciou que irá usar um cabo submarino para ligar o Brasil aos Estados Unidos. O cabo sairá de Boca Raton, na Flórida, e irá até as cidades de Fortaleza e Santos, esta no litoral de São Paulo.
Os cabos submarinos de fibra ótica são os grandes responsáveis pela transmissão de dados ao redor do mundo. De acordo com um especialista, Alan Mauldin, da Telegeography, 99% das comunicações internacionais são entregues, graças aos cabos submarinos.
“É uma crença comum que os satélites são o futuro de como as informações serão enviadas, mas esse não tem sido o caso por muito tempo. (...) A principal vantagem dos cabos é que eles são muito mais baratos. Um satélite é limitado e muito mais caro”, afirmou Mauldin à CNN no início deste ano.
Disponível em: http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/google-ira-conectar-brasil-aos-eua-com-cabo-submarino, acessado em: 13 de julho de 2015. (Adaptado).
Antes da instalação de um cabo desse tipo, é necessário fazer um mapeamento do oceano, buscando perigos que possam comprometer o funcionamento do cabo, interrompendo o fluxo de informações. Entre eles, destacam-se materiais de pesca abandonados, riscos de deslizamento, vulcões e abismos.
Determine qual o menor ângulo θ no qual podemos dobrar uma fibra óptica cilíndrica no mar, como se mostra na figura, de forma que o feixe de luz ainda se mantenha dentro dela. Considere que o índice de refração da água do mar e o da fibra óptica são iguais a 1,5 e 3,0, respectivamente. a) 30 b) 45 c) 60 d) 75 e) 90
Página 4 de 10 10. (UFJF 2016) No seu laboratório de pesquisa, o aluno Pierre de Fermat utiliza um sistema de fibras ópticas para medir as propriedades ópticas de alguns materiais. A fibra funciona como um guia para a luz, permitindo que esta se propague por reflexões totais sucessivas. Em relação aos fenômenos de reflexão e refração, assinale a alternativa CORRETA:
a) A reflexão total só pode ocorrer quando a luz passa de um meio menos refringente para um mais refringente;
b) A reflexão total só pode ocorrer quando a luz passa de um meio mais refringente para um menos refringente;
c) A luz não sofre reflexões no interior da fibra óptica, ela simplesmente se curva junto com a curvatura da fibra;
d) O efeito de reflexão total só ocorre em função da proteção plástica que envolve as fibras; sem a proteção, a luz irá se perder;
e) A Lei de Snell não prevê que ocorra o fenômeno de refração.
11. (UECE 2016) Considere uma lâmpada emitindo luz monocromática sobre a superfície de um tanque com água. A luz que incide sobre a água se propaga até a superfície na forma de um cone com eixo perpendicular à água. Sendo o índice de refração da água superior ao do ar, pode-se afirmar corretamente que o cone de luz dentro da água
a) terá a abertura aumentada.
b) não sofrerá alterações geométricas. c) terá a abertura diminuída.
d) será um feixe cilíndrico.
12. (PUCRS 2016) Para responder à questão, considere as informações a seguir.
Um feixe paralelo de luz monocromática, ao se propagar no ar, incide em três recipientes transparentes contendo substâncias com índices de refração diferentes quando medidos para essa radiação. Na figura abaixo, são representados os raios incidentes (r ),i bem como os respectivos ângulos ( )α que eles formam com as normais (N) às superfícies.
Na tabela abaixo, são informados os índices de refração da radiação para as substâncias.
Meio Índice
Agua (20 C) 1,33 Álcool etílico 1,36 Solução de açúcar (80%) 1,49
Quando a radiação é refratada pelas substâncias para a situação proposta, qual é a relação correta para os ângulos de refração (θ) da radiação nas três substâncias?
a) θágua θálcool etílico θsolução de açúcar b) θágua θálcool etílico θsolução de açúcar c) θágua θálcool etílico θsolução de açúcar d) θágua θálcool etílico θsolução de açúcar e) θáguaθálcool etílico θsolução de açúcar
Página 5 de 10 13. (UFJF 2016) Uma onda eletromagnética proveniente da emissão radiativa de um nanomaterial é composta de dois comprimentos de onda, λa 410,0 nm e λb570,0 nm. Esta luz se propaga no sentido positivo do eixo x, em um prisma transparente para todo espectro visível da luz. Os índices de refração para cada comprimento de onda neste prisma são na 1,4 e nb 1,6, respectivamente.
Dado: c 3 10 m/s.8
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que:
a) as componentes dos campos elétrico e magnético desta onda são paralelas à direção de propagação da onda;
b) estas ondas possuem velocidades diferentes e dadas por va 2,14 10 m s 8 e
8 b
v 1,87 10 m s;
c) a velocidade de propagação neste prisma é a mesma para cada comprimento de onda e igual a 3,0 10 m s; 8
d) estas ondas possuem velocidades diferentes e dadas por va 4,20 10 m s 8 e
8 b
v 4,80 10 m s;
e) essa luz, ao passar neste prisma, não irá se dispersar.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
O texto a seguir refere-se à(s) questão(ões) propostas abaixo.
“No dia 20 de dezembro de 2013, a 68ª Sessão da Assembleia Geral das Nações Unidas proclamou o ano de 2015 como o Ano Internacional da Luz e das Tecnologias baseadas em Luz (International Year of Light and Light-based Technologies – IYL 2015).
Ao proclamar um Ano Internacional com foco na ciência óptica e em suas aplicações, as Nações Unidas reconhecem a importância da conscientização mundial sobre como as tecnologias baseadas na luz promovem o desenvolvimento sustentável e fornecem soluções para os desafios mundiais nas áreas de energia, educação, agricultura, comunicação e saúde. A luz exerce um papel essencial no nosso cotidiano e é uma disciplina científica transversal obrigatória para o século XXI.
Ela vem revolucionando a medicina, abrindo a comunicação internacional por meio da internet e continua a ser primordial para vincular aspectos culturais, econômicos e políticos da sociedade mundial.”
(http://www.unesco.org/new/pt/brasilia/about-this-office/prizes-and-celebrations/2015-international-year-of-light/ Acesso em 10 de set. 2015)
14. (CFTRJ 2016) Em 1672, Isaac Newton publicou um trabalho onde apresentava ideias sobre as cores dos corpos. Passados aproximadamente três séculos e meio, hoje as ideias propostas por ele ainda são aceitas.
Página 6 de 10 Imagine um objeto de cor vermelha quando iluminado pela luz do Sol. Se esse mesmo objeto é colocado em um ambiente iluminado exclusivamente por luz monocromática verde, podemos afirmar que um observador perceberá este objeto como sendo
a) verde, pois é a cor que incidiu sobre o objeto.
b) vermelho, pois a cor do objeto independe da radiação incidente. c) preto, porque o objeto só reflete a cor vermelha.
d) um tom entre o verde e o vermelho, pois ocorre mistura das cores.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Utilize o enunciado e o gráfico abaixo para responder à(s) questão(ões) a seguir.
Um feixe de luz branca incide em uma das faces de um prisma de vidro imerso no ar. Após atravessar o prisma, o feixe emergente exibe um conjunto de raios de luz de diversas cores. Na figura abaixo, estão representados apenas três raios correspondentes às cores azul, verde e vermelha.
15. (UFRGS 2016) O fenômeno físico responsável pela dispersão da luz branca, ao atravessar o prisma, é chamado a) difração. b) interferência. c) polarização. d) reflexão. e) refração.
16. (UERJ 2016) A altura da imagem de um objeto, posicionado a uma distância P do orifício 1 de uma câmara escura, corresponde a 5% da altura desse objeto. A altura da imagem desse mesmo objeto, posicionado a uma distância P2 do orifício da câmara escura, corresponde a
50% de sua altura.
Calcule P2 em função de P . 1
Página 7 de 10 Gabarito:
Resposta da questão 1:
[C]
O fenômeno do arco-íris ocorre devido à mudança de meio da luz branca que incide sobre gotas de chuva, ocorrendo a mudança de velocidade das diversas cores que compõe a luz branca. Cada cor sofre a refração, sendo que o vermelho tem maior velocidade e refrata em um ângulo menor em relação ao azul que possui menor velocidade depois de refratado e um ângulo de refração maior, sendo assim, no arco-íris vemos o vermelho por fora e o azul por dentro do cone de luz. Neste fenômeno, as frequências das luzes monocromáticas são mantidas constantes.
A alternativa [C] está de acordo com o fenômeno.
Resposta da questão 2:
[C]
Como mostra a figura, o eclipse lunar é consequência da propagação retilínea da luz e esse fenômeno ocorre na lua cheia, quando a Lua passa pelo cone de sombra da Terra.
Resposta da questão 3:
[B]
Como somente incide radiação da cor amarela,
- na porção azul, que reflete apenas o comprimento de onda referente a essa radiação, não ocorre reflexão alguma, e ela apresenta coloração negra;
- na porção branca, que reflete igualmente todas as radiações, há reflexão somente da radiação amarela e ela apresenta, então, coloração amarela.
Resposta da questão 4:
[B]
Com os fundamentos da ótica geométrica conseguimos explicar o porquê do eclipse lunar, bem como da região parcialmente iluminada e da região onde não há iluminação. O principal
conceito por trás disto é o da trajetória retilínea da luz.
Resposta da questão 5:
[A]
Por semelhança de triângulos temos:
di i di i o do o do sendo, di distância da imagem do distância do objeto i tamanho da imagem o tamanho do objeto
Página 8 de 10 Então, 0,8 cm i 3 m 0,6 cm 6 mm 4 m Resposta da questão 6: [C]
A figura mostra o caminho seguido pelo feixe de laser.
1 0,5 2 1 3 tgr r 30 . 0,87 3 3 3 2
Aplicando a lei de Snell:
ar ág
1
n sen n sen30 1 sen 1,4 sen 0,7 2 45 . θ θ θ θ Resposta da questão 7: [D]
De acordo com a lei de Snell e Descartes, quando um raio de luz incide obliquamente na fronteira entre dois meios transparentes e homogêneos, com sentido de propagação do mais refringente para o menos refringente, ele desvia afastando-se da normal. A reflexão total só ocorre quando o ângulo de incidência é maior que o ângulo limite.
Resposta da questão 8:
[B]
Quando é dito que a escova de dentes é iluminada pela luz do dia, entende-se que é a luz branca.
A razão de percebermos a cor azul é que o material que a escova é feita reflete somente a frequência da luz branca referente a cor azul.
É dito também no enunciado que as cerdas são incolores (transparentes) e quando a escova é iluminada pela luz do dia, percebe-se estas cerdas na cor azul.
Um material que ocorre um fenômeno parecido é a fibra ótica, cujo a qual seu princípio de funcionamento baseia-se no fenômeno da reflexão total.
Resposta da questão 9:
Página 9 de 10 O ângulo θ deve ser tal que o raio não sofra refração para a água. Ou seja, o ângulo de
incidência na superfície da casca deve ser maior que o ângulo limite (L), mostrado na figura.
Pela lei de Snell, calcula-se o valor de L.
a
f a
f
n 1,5 1
n senL n sen90 senL L 30 .
n 3 2 Da figura: 90 L 30 . L 90 θ α θ α
Então, para que o raio não saia da fibra o ângulo θ deve ser maior que 30 . Assim: θ30 .
Resposta da questão 10:
[B]
A rigor, não há alternativa correta. A resposta dada como correta [B] afirma que só pode ocorrer reflexão total quando a luz passa de um meio mais refringente para um menos refringente. Ora, se a luz passa não ocorre reflexão total.
Essa afirmação ficaria melhor se alterada para:
A reflexão total só pode ocorrer quando o sentido de propagação da luz é do meio mais refringente para um menos refringente. Quando ocorre reflexão total a luz não passa.
Resposta da questão 11:
[C]
Como o índice de refração da água é maior que o índice de refração do ar, pode-se dizer que, após a refração, a luz irá aproximar-se da reta normal à superfície.
Diante disto, o cone terá a abertura diminuída.
Resposta da questão 12:
[B]
Pela Lei de Snell-Descartes relaciona-se o índice de refração de uma substância com o seu ângulo de refração, tendo:
1 1 2 2
n sen r n sen r
Então, conclui-se que quanto maior o índice de refração menor é o ângulo de refração, portanto:
água álcool etílico solução de açúcar
Página 10 de 10 Resposta da questão 13:
[B]
Da definição de índice de refração: 8 8 a a 8 8 b b 3 10 v v 2,14 10 m/s. 1,4 c c n v v n 3 10 v v 1,87 10 m/s. 1,6 Resposta da questão 14: [C]
Na teoria das cores, o que enxergamos de um objeto é a luz refletida por este, com isso, se enxerga o objeto vermelho porque a luz incidente, tendo todos os comprimentos de onda, é absorvida pelo corpo exceto o comprimento de onda característico da cor vermelha que é refletida. Se a luz que ilumina o objeto vermelho não contém essa cor, o objeto passará a não refletir nada e teremos a impressão da cor preta.
Resposta da questão 15:
[E]
A dispersão da luz ao atravessar o prisma é devido ao fenômeno da refração, em que um feixe de luz ao mudar de meio, sofre alteração na sua velocidade de propagação com a manutenção de sua frequência.
Resposta da questão 16:
A equivalência entre altura e posição dos objetos e das imagens é dada por: i p '
o p
Na primeira situação, a altura da imagem é 5% da altura do objeto. Logo, pode-se escrever: 1 1 1 1 p ' 0,05 o o p p ' 0,05 p
Na segunda situação, a altura da imagem é 50% da altura do objeto. Logo, pode-se escrever: 2 2 2 2 p ' 0,5 o o p p ' 0,5 p
Como trata-se de uma câmara escura, a distância das imagens até o orifício é a mesma, ou seja: p '1 p '.2
Assim, igualando as duas equações, tem-se:
1 2 2 1 0,05 p 0,5 p p 0,1 p
