A óptica estuda os fenômenos relacionados à luz e ajuda a explicar situações do cotidiano, como a formação de imagens em espelhos, o funcionamento de lentes, a visão humana e até efeitos atmosféricos. No Ensino Médio, esse tema exige interpretar modelos geométricos da luz, analisar relações matemáticas e distinguir conceitos próximos, como reflexão, refração, dispersão e difração.
Em questões mais difíceis, é comum que a óptica apareça em contextos práticos, como instrumentos ópticos, correção visual, fibras ópticas, câmeras e miragens. Para resolver bem, é importante identificar o fenômeno predominante, usar corretamente convenções de sinais quando necessário e relacionar o comportamento da luz às propriedades do meio e dos dispositivos envolvidos.
Questões de óptica
Questão 01
Gabarito: alternativa B). Correto. Em espelho plano, a imagem fica à mesma distância atrás do espelho; logo, objeto e imagem ficam separados por 120 cm.
Questão 02
Gabarito: alternativa D). Correto. A miragem inferior surge pela refração em camadas de ar com índices diferentes devido ao gradiente de temperatura.
Comentários por alternativa:
- A) A reflexão difusa espalha a luz, mas não explica a imagem semelhante a uma poça.
- B) Difração envolve contorno de obstáculos ou fendas, o que não caracteriza esse caso.
- C) Dispersão separa cores por comprimento de onda; não é o principal mecanismo da miragem.
- D) Correto. A miragem inferior surge pela refração em camadas de ar com índices diferentes devido ao gradiente de temperatura.
- E) Polarização pode ocorrer em reflexões, mas não explica a origem da miragem na estrada.
Questão 03
Gabarito: alternativa A). Correto. Ao entrar em meio mais refringente, a velocidade e o comprimento de onda diminuem, e o raio aproxima-se da normal.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. Ao entrar em meio mais refringente, a velocidade e o comprimento de onda diminuem, e o raio aproxima-se da normal.
- B) A frequência não muda na passagem entre meios; o comprimento de onda diminui.
- C) Em meio mais refringente, a velocidade diminui, não aumenta; o raio tende à normal.
- D) A velocidade não permanece constante; ela depende do índice do meio.
- E) A frequência permanece, mas o comprimento de onda muda ao mudar a velocidade.
Questão 04
Gabarito: alternativa E). Correto. Pela equação 1/f = 1/p + 1/p', temos 1/20 = 1/p + 1/60, resultando p = 30 cm.
Comentários por alternativa:
- A) 15 cm produziria imagem virtual, não projetável em tela, para lente convergente nessa situação.
- B) 20 cm é o foco; objeto no foco não gera imagem nítida em tela finita.
- C) 80 cm também não satisfaz a relação entre foco, objeto e imagem dada.
- D) 40 cm não satisfaz a equação da lente para imagem real a 60 cm.
- E) Correto. Pela equação 1/f = 1/p + 1/p', temos 1/20 = 1/p + 1/60, resultando p = 30 cm.
Questão 05
Gabarito: alternativa C). Correto. Na miopia, a imagem tende a formar-se antes da retina; usa-se lente divergente para recuá-la até a retina.
Comentários por alternativa:
- A) A correção visual não tem objetivo principal de aumentar intensidade luminosa.
- B) Lente convergente corrige hipermetropia, não miopia, cujo foco ocorre antes da retina.
- C) Correto. Na miopia, a imagem tende a formar-se antes da retina; usa-se lente divergente para recuá-la até a retina.
- D) A lente externa não reduz diretamente a distância focal do cristalino dessa forma.
- E) Lente cilíndrica é associada ao astigmatismo, não à percepção de cores.
Questão 06
Gabarito: alternativa B). Correto. A passagem por fenda estreita provoca difração, e o padrão de franjas revela interferência entre porções da onda.
Comentários por alternativa:
- A) Reflexão regular forma imagens em superfícies polidas, não franjas em anteparo.
- B) Correto. A passagem por fenda estreita provoca difração, e o padrão de franjas revela interferência entre porções da onda.
- C) A luz é monocromática; não há separação de cores característica da dispersão.
- D) Absorção seletiva relaciona-se a cores de materiais, não ao padrão de franjas.
- E) Refração total ocorre em interfaces específicas, como em fibras ópticas, não nesse experimento.
Questão 07
Gabarito: alternativa E). Correto. Na fibra, a luz sofre reflexões totais internas na interface núcleo-revestimento, permanecendo guiada.
Comentários por alternativa:
- A) Se houvesse absorção completa, a luz não seria transmitida pela fibra.
- B) Reflexão difusa espalharia a luz e aumentaria as perdas no sinal.
- C) Dispersão pode ocorrer, mas não é o mecanismo de confinamento da luz.
- D) Interferência destrutiva não é o princípio básico do transporte em fibras ópticas.
- E) Correto. Na fibra, a luz sofre reflexões totais internas na interface núcleo-revestimento, permanecendo guiada.
Questão 08
Gabarito: alternativa A). Correto. A dispersão no prisma ocorre porque cada cor sofre refração diferente, já que o índice depende do comprimento de onda.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. A dispersão no prisma ocorre porque cada cor sofre refração diferente, já que o índice depende do comprimento de onda.
- B) Se a velocidade fosse igual para todas, não haveria separação angular característica.
- C) A frequência não muda na passagem entre meios; muda a velocidade e o comprimento de onda.
- D) O comprimento de onda não aumenta igualmente; varia conforme a cor e o meio.
- E) O prisma separa por refração, não por eliminar seletivamente cores por reflexão interna.
Questão 09
Gabarito: alternativa D). Correto. Com p = 30 cm e f = 10 cm, resulta p' = 15 cm e aumento linear de módulo 0,5: imagem real, invertida e menor.
Comentários por alternativa:
- A) Imagem virtual em espelho côncavo ocorre com objeto entre o foco e o espelho.
- B) Imagem virtual e maior ocorre quando o objeto fica antes do foco.
- C) Imagem maior ocorreria se o objeto estivesse entre F e C, não além de C.
- D) Correto. Com p = 30 cm e f = 10 cm, resulta p' = 15 cm e aumento linear de módulo 0,5: imagem real, invertida e menor.
- E) Imagem real em espelho côncavo é invertida, não direita, nessa situação.
Questão 10
Gabarito: alternativa C). Correto. A reflexão total ocorre do meio mais para o menos refringente, com sen L = n2/n1 = 1,0/1,5.
Comentários por alternativa:
- A) Está invertido: a reflexão total ocorre do mais refringente para o menos refringente.
- B) A razão correta é n2/n1, para que o seno seja menor ou igual a 1.
- C) Correto. A reflexão total ocorre do meio mais para o menos refringente, com sen L = n2/n1 = 1,0/1,5.
- D) Se n1 = n2, não há mudança de direção nem ângulo limite útil.
- E) Acima do ângulo limite, a refração deixa de ocorrer e há reflexão total interna.
Comentários por alternativa: