Física

Os 12 Melhores Exercícios de óptica geométrica com Gabarito!

exercicios de sobre geometria opticaVeja uma lista com exercícios de geometria óptica + gabarito ao final!

A Física recebe nomes de acordo com o objeto que estuda, sendo assim, a física óptica é aquela que estuda a luz. Mas, dentro dela, há a física geométrica que trata a luz como um vetor, ou seja, como setas que podemos medir, calcular e representar fenômenos em uma noção mais matemática. Leia o resumo e resolva os exercícios de óptica geométrica!

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O que é Óptica Geométrica?

A óptica geométrica é um ramo da física óptica que estuda a luz, considerando-a como algo que pode ser representado por setas

Assim, seus fenômenos luminosos e suas consequências podem ser representados em planos da física, bem como serem medidos e calculados matematicamente.

A física geral é dividida em várias partes dependendo do objeto de estudo. A Mecânica estuda o Movimento, a Termologia estuda o Calor e a Óptica estuda a luz. 

Mas a luz é algo muito amplo, podendo ser estudada de diversos pontos de vista. Por isso, a Física óptica tem uma subclassificação que se chama óptica geométrica.

Conceitos iniciais da óptica geométrica

O que é Luz? 

A luz é uma entidade física que sensibiliza os nossos órgãos visuais (olhos). É uma forma de energia radiante, sem matéria, conhecida como ondas eletromagnéticas.

Raio de Luz

É um objeto geométrico (retilíneo, linha), que mostra a direção e o sentido de propagação da luz (onde ela vai).

Pincel Luminoso

Conjunto de raios originados de um mesmo ponto e que apresentam uma pequena abertura, parecendo um formato de pincel.

Feixe Luminoso

Conjunto de raios luminosos com uma abertura angular grande que lhes permitem iluminar uma região ampla.

Orientação

Os Feixes e Pincéis podem ser classificados de acordo com a sua orientação:

  • Cônico Divergente: raios que divergem a partir de um único ponto e se espalham pelo ambiente. Exemplo: lâmpadas e velas acesas.
  • Cônico Convergente: raios que convergem para um único ponto. A luz parte de várias fontes e iluminam vão se concentrando para iluminar um mesmo ponto. Exemplo: luzes que iluminam um palco de um show formam um sistema convergente.
  • Cilíndrico: raios que são todos paralelos entre si. O Sol, que é uma estrela, tem tamanho muito grande em relação à Terra, neste caso os raios luminosos saem do Sol e chegam à Terra com pouca variação.

Fontes de Luz

Qualquer corpo capaz de emitir luz. É ela quem ilumina as coisas. É aquilo que origina ou produz a luz. 

A luz emitida por este corpo pode ser:

  • Própria, ou seja, uma fonte primária que produz a luz.
  • Refletida, ou seja, uma fonte secundária que recebe de uma fonte própria e, a partir disso, emite para iluminar outros corpos).

Os corpos que são Fontes Primárias obedecem a uma classificação:

  • Incandescentes: transformam energia térmica em energia luminosa. Exemplo: o sol e as lâmpadas que esquentam.
  • Luminescentes: emitem luz sem precisar de altas temperaturas. Podem ser fluorescentes quando há algum agente que a excita ou fosforescente quando continuam emitindo durante um tempo após a excitação acabar. Exemplo de fluorescente são as lâmpadas que não esquentam e de fosforescente são os ponteiros de relógio que, depois de serem “carregados” pela luz do sol durante todo o dia, conseguem emitir luz durante a noite.
  • Bioluminescentes: vem das reações químicas de organismos vivos que produzem luz. Exemplo: os peixes abissais.

Fenômenos e consequências

Há outros fenômenos e consequências que estudamos em física geométrica, mas eles são complexos demais para terem sua explicação resumida. 

Já os explicamos em artigos separados, então não deixe de ler:

Os 12 melhores exercícios de óptica geométrica!

Esperamos que, com esse resumo, tudo tenha ficado mais claro para você. 

Obrigado por ter lido até aqui!

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Questão 1- (UECE/2015)

Considere uma fibra ótica distendida ao longo de uma trajetória sinuosa. Uma das extremidades recebe luz que, através da fibra, sai pela outra extremidade. Note que a fibra não segue uma trajetória retilínea. Essa aparente violação dos conceitos de ótica geométrica, a respeito da propagação retilínea da luz, pode ser explicada da seguinte forma:

a) a luz percorre trajetórias retilíneas no interior da fibra, sofrendo múltiplas reflexões na superfície da fibra até a saída.

b) a luz no interior da fibra somente se propaga se a fibra estiver disposta em linha reta.

c) a luz sofre refrações múltiplas durante sua propagação, havendo apenas uma reflexão total na saída da fibra.

d) a luz no interior da fibra viola os princípios da óptica geométrica.

Questão 2- (FEI

Uma câmara escura de orifício fornece a imagem de um prédio, o qual se apresenta com altura de 5 cm. Aumentando-se de 100m a distância do prédio à câmara, a imagem reduz-se para 4 cm de altura. Qual é a distância entre o prédio e a câmara, na primeira posição?

a) 100 m.

b) 200 m.

c) 300 m.

d) 400 m.

e) 500 m.

Questão 3- (UFU MG/2014)

Em um ambiente totalmente escuro, é feito um experimento, que consiste em colocar nesse ambiente uma pessoa com visão normal, diante de uma folha em branco, de um gato preto e de um espelho plano. Qual desses três elementos a pessoa verá no ambiente?

a) A folha em branco, pois trata-se do objeto mais claro presente no ambiente

b) Nenhum deles, pois o ambiente está desprovido totalmente de luz.

c) O espelho plano, pois possui uma superfície amplamente refletora.

d) O gato preto, pois seus olhos brilham, mesmo que no escuro.

  • Você já fez 25% dos exercícios sobre óptica geométrica. Continue assim!

Questão 4- 

Quando a luz branca atravessa um prisma transparente, ela decompõe-se, tornando evidente o espectro de cores que se unem para formá-la. O fenômeno descrito refere-se à:

a) dispersão da luz.

b) reflexão da luz.

c) absorção da luz.

d) difração da luz.

e) polarização da luz.

Questão 5- 

A correção de defeitos visuais é feita com base em uma das áreas da Óptica. Para tanto, usam-se sistemas ópticos corretivos, como as lentes delgadas. A área da Óptica que corresponde às correções aplicadas à visão é conhecida como:

a) Óptica Quântica.

b) Óptica Ondulatória.

c) Oftalmologia.

d) Óptica Geométrica.

e) Optometria.

Questão 6- (FCM PB/2015 – adaptada)

Você pode construir uma câmara escura com uma lata de leite em pó ou com uma caixa de sapatos. Faça o furo no fundo da lata ou numa lateral da caixa e coloque o papel vegetal no lugar da tampa ou na lateral oposta. Está pronta uma câmara escura simples, porém, com menos recurso.

Podemos compreender como a imagem de um objeto é formada no papel vegetal colocado no interior de uma câmara escura, ou mesmo sobre a nossa retina. Cada ponto do objeto luminoso ou iluminado emite ou reflete a luz em todas as direções e, portanto também na direção do pequeno orifício. Como pudemos observar a imagem projetada, nestas condições, aparecerá invertida. Na segunda figura, a imagem aparece invertida em relação ao objeto. Esta inversão da imagem é justificada pela(o):

a) reversibilidade da luz.

b) propagação retilínea da luz.

c) independência dos raios de luz.

d) reflexão difusa da luz.

e) lei de Snell – Descartes.

  • Muito bem! Você chegou à metade dos exercícios de óptica geométrica. Continue fazendo o restante.

Questão 7- (PUC MG/2012)

Foi René Descartes, em 1637, o primeiro a discutir claramente a formação do arco-íris. Ele escreveu: “Considerando que esse arco-íris aparece não apenas no céu, mas também no ar perto de nós, sempre que haja gotas de água iluminadas pelo Sol, como podemos ver em certas fontes, eu imediatamente entendi que isso acontece devido apenas ao caminho que os raios de luz traçam nessas gotas e atingem nossos olhos. Ainda mais, sabendo que as gotas são redondas, como fora anteriormente provado e, mesmo que sejam grandes ou pequenas, a aparência do arco-íris não muda de forma nenhuma, tive a ideia de considerar uma bem grande, para que pudesse examinar melhor…”

Assinale os fenômenos ópticos responsáveis pela formação do arco-íris:

a) interferência e refração.

b) reflexão e interferência.

c) difração e refração.

d) refração e reflexão.

Questão 8-

Assinale a alternativa correta.

a) quando alguém se vê diante de um espelho plano, a imagem que observa é

real e direita.

b) A imagem formada sobre o filme, nas máquinas fotográficas, é virtual e

invertida.

c) A imagem que se vê quando se usa uma lente convergente como “lente de

aumento” (lupa) é virtual e direita.

d) A imagem projetada sobre uma tela por um projetor de slides é virtual e

direita.

e) A imagem de uma vela formada na retina de um olho humano é virtual e

invertida.

Questão 9-(UERN/2015)

Nos meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta. Essa propriedade pode ser evidenciada pelo fenômeno da

a) difração.

b) polarização.

c) formação de eclipses.

d) interferência.

Questão 10- 

Uma placa retangular de madeira tem dimensões 40cm x 25cm. Através de

um fio que passa pelo baricentro, ela é presa ao teto de uma sala,

permanecendo horizontalmente a 2,0m do assoalho e a 1,0m do teto. Bem

junto ao fio, no teto, há uma lâmpada cujo filamento tem dimensões

desprezíveis. A área da sombra projetada pela placa no assoalho vale, em m2,

a) 0,90.

b) 0,40.

c) 0,30.

d) 0,20.

e) 0,10.

  • Ufa! Agora só faltam mais dois exercícios sobre óptica geométrica!

Questão 11-(PUC MG/2015)

Os faróis de 2 carros que se movimentam em uma estrada emitem feixes de luz. Em certo instante, os faróis se interceptam. Assinale a opção que descreve CORRETAMENTE o que acontece após o cruzamento dos feixes.

a) Os feixes diminuem de intensidade.

b) Um feixe se reflete no outro feixe.

c) Os dois feixes se juntam formando um único feixe.

d) Os feixes continuam sua propagação como se nada tivesse acontecido.

Questão 12-

As afirmações a seguir tratam dos conceitos básicos de Óptica Geométrica. Indique a questão incorreta.

a) Raios de luz são setas orientadas que representam a luz e são classificados como paralelos, convergentes e divergentes.

b) A Óptica Geométrica estuda a natureza física da luz.

c) Fontes secundárias de luz são aquelas que não produzem luz própria. A Lua é um exemplo de fonte secundária.

d) Quando um feixe luminoso muda de meio de propagação, ocorre o fenômeno óptico da refração.

e) A Óptica Geométrica estuda os fenômenos com base em experimentos e não analisa a natureza física da luz, mas a interpreta como setas orientadas denominadas de raios de luz.

  • Parabéns, você fez todos os exercícios de óptica geométrica. Confira agora o Gabarito:

Gabarito dos exercícios sobre óptica geométrica

Exercício resolvido da questão 1 –

Alternativa correta: a) a luz percorre trajetórias retilíneas no interior da fibra, sofrendo múltiplas reflexões na superfície da fibra até a saída.

Exercício resolvido da questão 2 –

Alternativa correta: d) 400 m.

Exercício resolvido da questão 3 –

Alternativa correta: b) Nenhum deles, pois o ambiente está desprovido totalmente de luz.

Exercício resolvido da questão 4 –

Alternativa correta: a) dispersão da luz.

Exercício resolvido da questão 5 –

Alternativa correta: d) Óptica Geométrica.

Exercício resolvido da questão 6 –

Alternativa correta: b) propagação retilínea da luz.

Exercício resolvido da questão 7 –

Alternativa correta: d) refração e reflexão.

Exercício resolvido da questão 8 –

Alternativa correta: c) A imagem que se vê quando se usa uma lente convergente como “lente de aumento” (lupa) é virtual e direita.

Exercício resolvido da questão 9 –

Alternativa correta: c) formação de eclipses.

Exercício resolvido da questão 10 –

Alternativa correta: a) 0,90

Exercício resolvido da questão 11 –

Alternativa correta: d) Os feixes continuam sua propagação como se nada tivesse acontecido.

Exercício resolvido da questão 12 –

Alternativa correta: b) A Óptica Geométrica estuda a natureza física da luz.

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