Física. Exercícios de Óptica. Exercícios

Exercícios de Óptica

Exercícios

1.

Sob a luz solar, Tiago é visto, por pessoas de visão normal para cores, usando uma camisa amarela, e Diana, um vestido branco. Se iluminadas exclusivamente por uma luz azul, as mesmas roupas de Tiago e Diana parecerão, para essas pessoas, respectivamente,

a) verde e branca.

b) verde e azul.

c) amarela e branca.

d) preta e branca.

e) preta e azul.

2.

Os quadrinhos mostram, por meio da projeção da sombra da árvore e do menino, a sequência de períodos do dia: matutino, meio – dia e vespertino, que é determinada

a) pela posição vertical da árvore e do menino.

b) pela posição do menino em relação à árvore.

c) pelo movimento aparente do Sol em torno da Terra.

d) pelo fuso horário específico de cada ponto da superfície da Terra.

e) pela estação do ano, sendo que no inverno os dias são mais curtos que no verão.

3.

(Enem 2019) A figura mostra, de forma esquemática, uma representação comum em diversos livros e textos sobre eclipses. Apenas analisando essa figura, um estudante pode concluir que os eclipses podem ocorrer duas vezes a cada volta completa da Lua em torno da Terra. Apesar de a figura levar a essa percepção, algumas informações adicionais são necessárias para se concluir que nem o eclipse solar, nem o lunar ocorrem com tal periodicidade.

A periodicidade dos eclipses ser diferente da possível percepção do estudante ocorre em razão de a) eclipses noturnos serem imperceptíveis da Terra.

b) planos das órbitas da Terra e da Lua serem diferentes.

c) a distância entre a Terra e a Lua variar ao longo da órbita.

d) eclipses serem visíveis apenas em parte da superfície da Terra.

e) o Sol ser uma fonte de luz extensa comparado ao tamanho da lua.

4.

Dois espelhos planos formam entre si um ângulo de 30º. Um pequeno objeto é colocado entre os espelhos. O número de imagens que se forma é igual a:

a) 9 b) 10 c) 11 d) 12 e) 13

5.

Um homem de 1,70 m de altura tem seus olhos 10 cm abaixo do topo da cabeça. Qual deve ser a máxima distância d, em cm, da borda inferior de um espelho plano, em relação ao chão, para que o homem veja a imagem de seu sapato?

a) 10 b) 40 c) 60 d) 80 e) 170

6.

Desde que o homem tomou conhecimento dos fenômenos envolvendo luz, teorias foram formuladas sobre sua natureza. O filósofo grego Aristóteles foi o primeiro a tentar explicar o arco-íris, afirmando que sua formação se devia a gotículas de água contidas na atmosfera, que refletiam a luz do Sol e provocavam a variação da cor. Também verificou que essa reflexão ocorria para um ângulo específico, que foi determinado apenas no século XIII. A formação do arco-íris, a partir da luz do Sol, deve-se ao fenômeno conhecido como:

a) dispersão.

b) colorização.

c) concentração.

d) deflexão.

e) franjas.

7.

Analise as proposições a seguir sobre a reflexão da luz:

I. O fenômeno da reflexão ocorre quando a luz incide sobre uma superfície e retorna ao seu meio original;

II. Quando ocorre reflexão difusa, a imagem formada é bastante nítida;

III. Na reflexão regular, os raios de luz propagam-se de forma paralela uns aos outros;

IV. Quando a luz é refletida por uma superfície, o ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência da luz.

Estão corretas:

a) I, II e III apenas b) I, III e IV apenas c) I, II e IV apenas d) II, III e IV apenas

e) todas afirmativas estão corretas

8.

Herschel, em 1880, começou a escrever sobre a condensação da luz solar no foco de uma lente e queria verificar de que maneira os raios coloridos contribuem para o aquecimento. Para isso, ele projetou sobre um anteparo o espectro solar obtido com um prisma, colocou termômetros nas diversas faixas de cores e verificou nos dados obtidos que um dos termômetros iluminados indicou um aumento de temperatura maior para uma determinada faixa de frequências.

SAYURI. M.; GASPAR, M. B. Infravermelho na sala de aula. Disponível em: www.cienciamao.usp.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado).

Para verificar a hipótese de Herschel, um estudante montou o dispositivo apresentado na figura. Nesse aparato, cinco recipientes contendo água, à mesma temperatura inicial, e separados por um material isolante térmico e refletor são posicionados lado a lado (A, B, C, D e E) no interior de uma caixa de material isolante térmico e opaco. A luz solar, ao entrar na caixa, atravessa o prisma e incide sobre os recipientes. O estudante aguarda até que ocorra o aumento da temperatura e a afere em cada recipiente.

Em qual dos recipientes a água terá maior temperatura ao final do experimento?

a) A b) B c) C d) D e) E

9.

Dois espelhos planos E1 e E2 formam um ângulo de 110º entre si. Um raio de luz que incide em E, com um ângulo de 40º, como mostra a figura ao lado, é refletido sucessivamente por E1 e E2:

O ângulo que o raio refletido por E2 forma com o plano de E2 é igual a:

a) 20°

b) 30°

c) 40°

d) 50°

10.

Um disco é colocado diante de uma lente convergente, com o eixo que passa por seu centro coincidindo com o eixo óptico da lente. A imagem P do disco é formada conforme a figura. Procurando ver essa imagem, um observador coloca-se, sucessivamente, nas posições A, B e C, mantendo os olhos num plano que contém o eixo da lente. (Estando em A, esse observador dirige o olhar para P através da lente). Assim, essa imagem poderá ser vista.

a) somente da posição A b) somente da posição B c) somente da posição C d) somente das posições B ou C e) em qualquer das posições A, B ou C.

Gabarito

1. E

A camisa amarela reflete apenas a cor amarela e absorve as demais – assim, quando iluminada por uma luz azul, a absorverá, não refletindo luz alguma e ficando preta. Já a camisa branca reflete todas as cores;

quando iluminada apenas pelo azul, ela o reflete, ficando azul.

2. C

A sombra projetada é determinada pela posição do Sol em relação à Terra e pelo princípio da propagação retilínea da luz em meios homogêneos e transparentes

3. B

Sabemos que as órbitas são elípticas, e não circulares, ou seja, a Lua gira em torno da Terra (em um período de 28 dias), enquanto a Terra gira em torno do Sol (num total de 365 dias), porém em órbitas distintas, e isso acaba promovendo tanto as fases da lua quanto os eclipses.

Ou seja, por eliminação temos:

Alternativa A : é errada porque mesmo sendo noturnos, os eclipses são visíveis.

A alternativa B é a correta.

A alternativa C é errada porque a distância varia sim, porém não interfere no eclipse.

A alternativa D é errada porque são visíveis em parte da Terra sim, entretanto não interferem no período de acontecimento dos eclipses.

E a alternativa E também está errada, porque o Sol não interfere no acontecimento dos eclipses, visto que a estrela não se move.

4. C

𝑁 = (360°

𝛼 ) − 1 => 𝑁 = 360°

30° − 1 𝑁 = 11 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠

5. D

A máxima distância d, da borda inferior do espelho plano em relação ao chão, para que o homem veja a imagem de seu sapato é igual à metade da distância dos olhos do homem ao chão:

𝑑 =170 𝑐𝑚 − 10 𝑐𝑚

2 = 80 𝑐𝑚 6. A

dispersão luminosa, que é a decomposição da luz em várias cores.

7. B

I. Correta, pois a reflexão ocorre quando a luz incide sobre uma superfície e volta a propagar-se em seu meio de origem;

II. Incorreta, pois, quando a reflexão é difusa, os raios de luz retornam ao meio de origem com diferentes direções, de forma que a imagem formada é irregular;

III. Correta, pois, na reflexão regular, a luz incide sobre uma superfície lisa e os raios de luz retornam ao seu meio original de propagação paralelos entre si;

IV. Correta, pois, de acordo com as leis da reflexão, o ângulo de reflexão sempre é igual ao de incidência.

8. A

A radiação infravermelha – conhecida comumente como ondas de calor – é a capaz de aumentar a temperatura da água, e, portanto, o recipiente A será o mais aquecido.

9. B

Como o ângulo de incidência é igual ao refletido, temos que o ângulo refletido em E1 forma 40° com o plano do espelho E1.

Depois de refletir em E1, o raio passa a incidir no espelho E2, que novamente tem seu ângulo de incidência

"x" igual ao de reflexão.

Ao incidir em E2, o raio de luz forma um triângulo com a seguinte distribuição de ângulos internos:

110°, 40° , 𝑥°

Como a soma dos ângulos internos é 180°, temos que:

110 + 40 + 𝑥 = 180 𝑥 = 180 − 150 𝑥 = 30

10. C

Para que consiga ver a imagem de um objeto através de uma lente, é preciso que você se coloque numa posição em que os raios de luz que emergem da lente atinjam os seus olhos.