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Introdução à Óptica Geométrica Raios de luz são linhas orientadas que representam, graficamente, a direção e o sentido de propagação da luz. Feixe de luz: conjunto de raios de luz.

Fonte de luz: todo corpo capaz de emitir luz.

Fonte de luz primária (ou corpo luminoso): emite luz própria.

Fonte de luz secundária (ou corpo iluminado): reenvia para o espaço a luz que recebe de outros corpos.

Ano- luz é a distância que a luz percorre no vácuo em um ano. Luz monocromática é luz de uma só cor, como por exemplo a luz amarela de sódio, emitida por vapores de sódio incandescente. Luz policromática é a luz resultante da composição de duas ou mais luzes monocromáticas. É o caso da luz branca emitida pelo Sol, resultante da composição de praticamente todos os tipos de luzes monocromáticas. MEIO TRANSPARENTE Meio que permite a propagação da luz segundo trajetórias regulares. Através destes meios os objetos são vistos com nitidez. MEIO TRANSLÚCIDO Meio que permite a propagação da luz segundo trajetórias irregulares. Através destes meios os objetos são vistos sem nitidez. MEIO OPACO Meio que não permite a propagação da luz. Através destes meios os objetos não são vistos. A COR DE UM CORPO POR REFLEXÃO

A cor de um corpo é determinada pela luz refletida difusamente. Assim, um corpo vermelho reflete difusamente a luz vermelha e absorve as demais. PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ

Sombra e penumbra Sombra é a região do espaço que não recebe luz da fonte luminosa, em virtude da presença de um corpo opaco e de a luz se propagar em linha reta. Penumbra é a região iluminada por apenas alguns pontos da fonte luminosa.

Eclipses Os eclipses solares ocorrem quando a sombra e a penumbra da Lua interceptam a superfície da Terra. Os eclipses lunares acontecem quando a Lua penetra no cone de sombra da Terra, deixando de ser vista por um observador em nosso planeta.

Observador em: A: eclipse total do Sol B: eclipse parcial do Sol C: eclipse total da Lua Câmara escura de orifício

1 ano-luz 9,5. 1012 km

Nos meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta.

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Ângulo visual Ângulo visual é o ângulo segundo o qual um objeto é visto por um observador. Denomina-se limite de acuidade visual o menor ângulo visual que permite a um observador distinguir dois pontos separadamente. PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDADE DOS RAIOS DE LUZ PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA DOS RAIOS DE LUZ

CURIOSIDADE

Vapores de sódio de incandescência emitem luz amarela. Moléculas ionizadas de hidrogênio emitem luz vermelha. Assim, conforme as fontes emissoras podem ter diferentes tipos de luz. Cada um desses tipos constitui uma luz monocromática.

Há fontes que emitem simultaneamente dois ou mais tipos de luzes monocromáticas. Temos então uma luz policromática. A luz branca, emitida pelo sol e pelas lâmpadas comuns, é policromática.

Qualquer que seja o tipo de luz, sua velocidade de propagação no vácuo é igual, aproximadamente, a 300 000 km/s. Esse valor é uma importante constante da Física Moderna:

Num meio material, a velocidade da luz é menor que no vácuo e seu valor depende do tipo de luz que se propaga. Para as luzes monocromáticas, a mais rápida num meio material é a luz vermelha e mais lenta é a luz violeta. Em ordem crescente de velocidade num meio material, podemos escrever a seqüência seguinte:

Luz violeta Luz anil Luz azul Luz verde Luz amarela Luz alaranjada Luz vermelha

Treinamento de Feras 01. (Enem-MEC)

SEU OLHAR (Gilberto Gil)

Na eternidade Eu quisera ter

Tantos anos-luz Quantos fosse precisar

Pra cruzar o túnel Do tempo do seu olhar

Gilberto Gil usa na letra da música a palavra composta anos-luz. O sentido prático, em geral, não é obrigatoriamente o mesmo que na ciência. Na Física, um ano-luz é uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano e que, portanto, se refere a a) tempo b) aceleração c) distância d) velocidade e) luminosidade

02. (FUVEST-SP) Uma estrela emite radiação que percorre a distância de 1 bilhão de anos-luz até chegar à Terra e ser captada por um telescópio. Isso quer dizer: a) A estrela está a 1 bilhão de quilômetros da

Terra. b) Daqui a 1 bilhão de anos, a radiação da estrela

não será mais observada na Terra.

c = 3.105 km/s = 3.108 m/s

Quando raios de luz se cruzam, cada um segue seu trajeto como se os outros não existissem.

A trajetória seguida pela luz independe do sentido de percurso.

Nos meios transparente e homogêneos a, luz se propaga em linha reta .

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c) A radiação recebida hoje na Terra foi emitida pela estrela há 1 bilhão de anos.

d) Hoje, a estrela está a 1 bilhão de anos-luz da Terra.

e) Quando a radiação foi emitida pela estrela, ela tinha a idade de 1 bilhão de anos.

03. (FUVEST-SP) Recentemente foi anunciada a

descoberta de um sistema planetário, semelhante ao nosso, em torno da estrela Vega, que está situada a cerca de 26 anos-luz da Terra. Isso significa que a distância de Vega até a Terra, em metros, é da ordem de: a) 1017 b) 109 c) 107 d) 105 e) 103

04. (FUVEST-SP) Admita que o sol subitamente “morresse”, ou seja, sua luz deixasse de ser emitida. Passadas 24h, um eventual sobrevivente, olhando para o céu sem nuvens, veria: a) a Lua e estrelas. b) somente a Lua. c) somente estrelas. d) uma completa escuridão. e) somente os planetas do sistema solar.

05. (FEI-SP) A luz solar se propaga e atravessa um meio translúcido. Qual das alternativas a seguir representa o que acontece com a propagação dos raios de luz?

06. (UFPel-RS) Se um feixe constituído de raios luminosos paralelos entre si incide sobre uma superfície opaca e não-polida, como mostra a figura, podemos afirmar que:

a) se a superfície for metálica, o feixe refletido é

constituído de raios luminosos paralelos entre si.

b) sendo a superfície não-polida, os raios refletidos não serão paralelos entre si.

c) sendo a superfície opaca, não ocorrerá reflexão.

d) sendo a superfície não-polida, não haverá feixe refletido.

e) se a superfície tiver grande poder refletor, os raios luminosos refletidos serão paralelos entre si.

07. Durante a aula o professor tecia considerações

sobre a reflexão, a absorção, a reemissão e a transmissão da luz que incidisse numa superfície.

Patrícia, que ouvia atentamente a explanação, fez a seguinte pergunta ao professor: “O que ocorreria se o fenômeno de reflexão deixasse de existir?” O professor, aproveitando o ensejo, estendeu a pergunta para a classe e as respostas foram anotadas na lousa:

I. Os espelhos não mais funcionariam. II. Não poderíamos ver mais as flores nem a

vegetação. III. A Lua nunca mais poderia ser vista. IV. Só os corpos luminosos poderiam ser vistos. Com relação às respostas, podemos dizer que: a) Apenas a I é correta. b) Todas são corretas. c) Todas são incorretas. d) Apenas II e III são corretas. e) Apenas a IV é errada.

08. Ana Maria, modelo profissional, costuma fazer

ensaios fotográficos e participar de desfiles de moda. Em trabalho recente, ela usou um vestido que apresentava cor vermelha quando iluminado pela luz do Sol. Ana Maria irá desfilar novamente usando o mesmo vestido. Sabendo-se que a passarela onde

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Ana Maria vai desfilar será iluminada agora com luz monocromática verde, podemos afirmar que o público perceberá seu vestido como sendo:

a) verde, pois é a cor que incidiu sobre o vestido. b) negro, porque o vestido só reflete a cor

vermelha. c) de cor entre vermelha e verde, devido à

mistura das cores. d) vermelho, pois a cor do vestido independe da

radiação incidente. e) amarelo, devido à mistura das cores.

09. A faixa central e o lema ORDEM E PROGRESO de uma bandeira brasileira se apresentariam, respectivamente, nas cores: I. branca e verde, se a bandeira fosse iluminada

com luz solar. II. amarela e negra, se a bandeira fosse iluminada

com luz monocromática amarela. III. totalmente verde, se a bandeira fosse

iluminada com luz monocromática verde. Com relação às afirmações, podemos dizer que: a) apenas I é correta. b) apenas I e II são corretas. c) apenas I e III são corretas. d) todas são corretas. e) todas são incorretas.

10. Duas fontes de luz emitem feixes que se interceptam. Após o cruzamento dos feixes:

a) há reflexão do feixe menos intenso. b) há reflexão do feixe mais intenso. c) há refração do feixe mais intenso. d) há refração dos feixe menos intenso. e) os feixes continuam sua propagação como se

nada tivesse acontecido.

11. Numa aula prática de física foi feito o experimento esquematizado nas figuras I e II, onde o professor alternou a posição da fonte e do observador. Com esse experimento, o professor pretendia demonstrar uma aplicação da (o):

a) reflexão difusa. b) fenômeno da difração. c) princípio da reflexão. d) princípio da reversibilidade da Luz. e) princípio da independência dos raios

luminosos. 12. (UFRO) A formação de sombra evidencia que:

a) a luz se propaga em linha reta. b) a velocidade da luz não depende do

referencial. c) a luz sofre refração. d) a luz é necessariamente fenômeno de

natureza corpuscular. e) a temperatura do obstáculo influi na luz que o

atravessa. 13. Uma fonte luminosa projeta luz sobre as paredes

de uma sala; um pilar intercepta parte desta luz. A penumbra que se observa é devida: a) ao fato de não ser pontual a fonte luminosa; b) ao fato de não se propagar a luz em linha reta; c) aos fenômenos de interferência da luz depois

de tangenciar os bordos do pilar; d) aos fenômenos de difração; e) à incapacidade do globo ocular de concorrer

para uma diferenciação eficiente da linha divisória entre luz e penumbra.

14. (ENEM) A sombra de uma pessoa que tem 1,80 m

de altura mede 60 cm. No mesmo momento, a seu lado, a sombra projetada de um poste mede 2,00 m. Se, mais tarde, a sombra do poste diminuiu 50cm, a sombra da pessoa passou a medir

a) 30 cm

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b) 45 cm c) 50 cm d) 80 cm e) 90 cm

15. (UFGO) Um feixe luminoso, partindo de fonte uniforme, incide sobre um disco de 10 cm de diâmetro. Sabendo-se que a distância da fonte ao disco é 1/3 (um terço) da distância deste ao anteparo e que os planos da fonte, do disco e do anteparo são paralelos, pode-se afirmar que o raio da sombra projetada sobre o anteparo é de:

a) 20 cm b) 25 cm c) 30 cm d) 40 cm e) 15 cm

16. Durante um eclipse solar, um observador:

a) no cone de sombra, vê um eclipse parcial. b) na região de penumbra, vê um eclipse total. c) na região plenamente iluminada, vê a Lua

eclipsada. d) na região da sombra própria da Terra, vê

somente a Lua. e) na região plenamente iluminada, não vê o

eclipse solar. 17. (FATEC) Mediante câmara escura de orifício,

obtém-se uma imagem do Sol, conforme o esquema abaixo:

São dados: distância do Sol à Terra a = 1,5 x 1011 m

distância do orifício ao anteparo b = 1,0 m diâmetro da imagem d = 9,0 mm Para o diâmetro D do Sol resulta, aproximadamente: a) 1,7 x 1010 m b) 1,4 x 109 m c) 1,7 x 107 m d) 1,4 x 1012 m e) nenhuma das anteriores

18. (FCMSC-SP) O orifício de uma câmara escura está voltado para o céu numa noite estrelada. A parede oposta ao orifício é feita de papel vegetal translúcido. Se olhasse diretamente para o céu, um observador atrás da câmara veria o Cruzeiro do Sul conforme o esquema I. Olhando a imagem no papel vegetal, por trás da câmara, o observador vê o Cruzeiro conforme o esquema:

I. II. III. IV. V.

a) I b) II c) III d) IV e) V

19. O professor pede aos grupos de estudo que apresentem à classe suas principais conclusões sobre os fundamentos para o desenvolvimento do estudo da Óptica Geométrica. GRUPO I Os feixes de luz podem apresentar-se em raios paralelos, convergentes ou divergentes. GRUPO II Os fenômenos de reflexão, refração e absorção ocorrem isoladamente e nunca simultaneamente. GRUPO III Enquanto num corpo pintado de preto fosco predomina a absorção, em um corpo pintado de branco predomina a difusão. GRUPO IV Os raios luminosos se propagam em linha reta nos meios homogêneos e transparentes.

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São corretas as conclusões dos grupos: a) I e III, apenas. b) II e IV, apenas. c) I, III e IV, apenas. d) II, III e IV, apenas. e) I, II, III e IV.

20. A figura mostra a bandeira do Brasil de forma

esquemática.

Sob luz branca, uma pessoa vê a bandeira do Brasil com a parte I branca, a parte II azul, a parte III amarela e a parte IV verde. Se a bandeira for iluminada por luz monocromática amarela, a mesma pessoa verá, provavelmente, a) a parte I amarela e a II preta. b) a parte I amarela e a II verde. c) a parte I branca e a II azul. d) a parte I branca e a II verde.

21. (PUC-MG) Muitas vezes, podemos observar grãos de poeira suspensos no ar, iluminados pelos raios de sol que entram pela fresta de uma janela. A esse fenômeno físico que ocorre com a luz damos o nome de: a) dispersão b) refração c) difração d) reflexão

22. (ITA-SP) Dos seguintes objetos, qual seria visível

em uma sala perfeitamente escurecida? a) um espelho. b) qualquer superfície clara. c) um fio aquecido rubro. d) uma lâmpada desligada. e) um gato preto.

23. (ITA) Um edifício iluminado pelos raios solares projeta uma sombra de comprimento L = 72 m. Simultaneamente, uma vara vertical de 2,5 m de altura, colocada ao lado do edifício, projeta uma sombra de comprimento = 3 m. Qual é a altura do edifício? a) 90,0 m b) 86,0 m c) 60,0 m d) 45,0 m e) Nenhuma das anteriores

24. Entre uma fonte pontual e um anteparo coloca-se um objeto opaco de forma quadrada e de 30 cm de lado. A fonte e o centro da placa estão numa mesma reta que, por sua vez, é perpendicular ao anteparo. O objeto encontra-se a 1,50 m da fonte e a 3,00 m do anteparo. A área da sombra do objeto, produzida no anteparo, em m2, é: a) 0,18 b) 0,36 c) 0,81 d) 0,54 e) 0,60

25. (EF Edson Queiroz - CE) Um grupo de escoteiros deseja construir um acampamento em torno de uma árvore. Por segurança, eles devem colocar as barracas a uma distância tal da árvore que, se esta cair, não venha a atingi-los. Aproveitando o dia ensolarado, eles mediram, ao mesmo tempo, os comprimentos das sombras da árvore e de um deles, que tem 1,5 m de altura; os valores encontrados foram 6,0 m e 1,8 m, respectivamente. A distância mínima da cada barraca à arvore deve ser de:

a) 6,0m b) 5,0m c) 4,0m d) 3,0m e) nenhuma das anteriores

26. (Cesgranrio-RJ) Quando a Lua se coloca entre o Sol e a Terra, durante o eclipse do Sol, ela projeta sobre a superfície terrestre uma região de sombra e outra de penumbra. Para um observador situado na região de penumbra:

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a) o eclipse será total e o disco solar ficará totalmente escuro.

b) o eclipse será total e o disco solar ficará cinza. c) o eclipse será parcial. d) o eclipse será parcial, pois o disco solar ficará

cinza. e) não haverá eclipse.

27. (Unip-SP) No esquema da figura representamos o

Sol, a Terra e a Lua. Para um observador na superfície da Terra voltada para a Lua (ponto O): a) é noite, fase de Lua Nova e ocorre eclipse da

Lua. b) é dia, fase de Lua Cheia e ocorre eclipse do Sol. c) é noite, fase de Lua Cheia e a Lua está visível. d) é dia, fase de Lua Nova e ocorre eclipse da Lua. e) é noite, fase de Lua Cheia e ocorre eclipse da

Lua.

28. (UFPI) O espectro da luz visível, policromática, fornecido pelo Sol(luz branca) é composto por luz: 1 – violeta 2 – anil 3 – azul 4 – verde 5 – amarela 6 – alaranjada 7 – vermelha a) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 b) 1, 2, 3, 7, 5, 6, 4 c) 5, 6, 1, 2, 4, 3, 7 d) 7, 6, 5, 1, 2, 3, 4 e) 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1

29. (Uece) Um homem de 2,0 m de altura coloca-se

0,5 m de uma câmara escura (de orifício) de comprimento 30 cm. O tamanho da imagem formada no interior da câmara é:

a) 0,8 m b) 1,0 m

c) 1,4 m d) 1,2 m e) 1,6 m

30. (Faap-SP) Sob a luz solar, a grama de um jardim é

verde, porque: a) absorve acentuadamente a luz verde do

espectro solar. b) difunde acentuadamente o verde do espectro

solar. c) a vista apresenta grande sensibilidade em

relação ao verde e ao roxo. d) Todas as cores do espectro solar são

difundidas, exceto o verde. e) O espectro solar é predominantemente verde.

31. (UFMG) Um laboratório usa a luz monocromática

vermelha para revelação e cópias de filmes. Um objeto que, sob a luz branca se apresenta na cor verde pura, dentro desse laboratório será visto na cor: a) branca. b) preta. c) verde. d) vermelha. e) violeta.

32. Durante a final da Copa do Mundo, um

cinegrafista, desejando alguns efeitos especiais, gravou cena em um estúdio completamente escuro, onde existia uma bandeira da "Azurra" (azul e branca) que foi iluminada por um feixe de luz amarela monocromática. Quando a cena foi exibida ao público, a bandeira apareceu:

a) verde e branca. b) verde e amarela. c) preta e branca. d) preta e amarela. e) azul e branca.

GABARITO

01. C 02. C 03. A

Sol

Terra

Ponto O

Lua

Cone de sombra da Terra

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04. C 05. A 06. B 07. B 08. B 09. D 10. E 11. D 12. A 13. A 14. B 15. A 16. E 17. B 18. C 19. C 20. A 21. D 22. C 23. C 24. C 25. B

26. C 27. E 28. A 29. D 30. B 31. B 32. D