2ª LISTA DE EXERCÍCIOS – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II

1. Você olha a imagem de um beija-flor, num espelho plano, através de uma câmera. A

câmera está 4,30 m na frente do espelho. O pássaro está, no nível da câmera, 5 m à sua

direita e a 3,3 m do espelho. A que distância você tem que focalizar a lente de sua câmera

para obter uma imagem nítida do pássaro; isto é, qual a distância entre a lente e a posição

aparente da imagem?

2. Uma tarântula de altura h está diante de um espelho esférico cuja distância focal tem valor

absoluto igual a f = 40 cm. A imagem da tarântula produzida pelo espelho tem a mesma

orientação que a tarântula e altura h’ = 0,20 h.

(a) A imagem é real ou virtual? Está do mesmo lado do espelho que a tarântula ou do lado

oposto?

(b) O espelho é côncavo ou convexo? Qual é o valor da distância focal f, incluindo o sinal?

3. Um louva-deus está sobre o eixo central de uma lente delgada simétrica, a 20 cm da lente.

A ampliação lateral da lente é m = - 0,25 e o índice de refração da lente é 1,65.

(a) Determine o tipo de imagem produzido pela lente e o tipo de lente.

(b) Determine se o objeto (louva-deus) está antes ou depois do ponto focal da lente.

(c) A imagem formada é real ou virtual? Ela é direita ou invertida?

(d) Quais são os dois raios de curvatura da lente?

4. A figura abaixo mostra um corte vertical do olho do peixe Anableps anableps, que nada

com metade de cada olho dentro d’água e metade fora d’água, com uma faixa de pigmento

separando as duas partes do olho. A frente do olho (córnea) é uma superfície refratora

esférica convexa de raio r = 1,95 mm e índice de refração n2 = 1,335. A refração da luz na

córnea é o primeiro passo na criação de uma imagem real no fundo do olho (retina), onde

começa o processamento visual. Se a córnea está voltada para um inseto (almoço) a uma

distância do objeto p = 0,20 m, qual é a distância i da imagem para a imagem refratada

pela córnea se o inseto está no ar (n1 = 1,000) e se o inseto está debaixo d’água (n1 =

1,333)?

5. Na figura abaixo, uma imagem real invertida I, de um objeto O é formada por uma

determinada lente (não mostrada); a separação objeto-imagem é d = 40 cm, medida ao

longo do eixo central da lente. A imagem é quase a metade do tamanho do objeto.

(a) Que tipo de lente deve ter sido usado para produzir essa imagem?

(b) A que distância do objeto a lente foi colocada?

(c) Qual a distância focal da lente?

6. Na figura abaixo, o boneco O está em frente de uma lente delgada simétrica, montada no

interior da região tracejada; o eixo central da lente está indicado na figura. Os quatro

bonecos I1 a I4 mostram a localização e a orientação de possíveis imagens produzidas pela

lente. (As alturas e distâncias dos bonecos não foram desenhadas em escala.)

(a) Quais dos bonecos não podem representar imagens?

(b) Das imagens possíveis, determine as que podem ser produzidas por uma lente

convergente;

(c) Determine as imagens que podem ser produzidas por uma lente divergente;

(d) Quais imagens são virtuais? Quais tem ampliação negativa?

7. Na hipermetropia, o olho focaliza os raios paralelos de um objeto distante, formando a

imagem atrás da retina, como na figura (a). Na miopia, o olho forma a imagem na frente da

retina, como na figura (b).

(a) Como você projetaria uma lente corretiva para cada um desses defeitos de visão? Faça

um diagrama de raios para cada caso.

(b) Se necessitar de óculos apenas para leitura, você é míope ou hipermetrope?

(c) Qual a função dos óculos bifocais?

8. O comprimento de onda da luz amarela do sódio no ar é 589 nm. (a) Qual é a frequência?

(b) Qual é o comprimento de onda em um vidro cujo índice de refração é 1,52? (c) A partir

dos resultados (a) e (b), determine a velocidade da luz neste vidro.

9. Duas fendas paralelas, a 7,70 m de distância uma da outra, são iluminadas com luz verde

monocromática, de comprimento de onda 550 nm. Calcule a posição angular da franja

clara de terceira ordem (m = 3) em radianos e em graus.

10. Se a distância d entre as fendas em uma experiência de Young é multiplicada por dois, por

qual fator deve ser multiplicada a distância D até a tela de observação para que o

espaçamento entre as franjas continue o mesmo?

11. Determine a distância entre as fendas em uma experiência de Young para que o

espaçamento entre as franjas em uma tela distante seja de 0,018 rad. Suponha que as

fendas são iluminadas com a luz amarela do sódio ( = 589 nm).

12. Queremos revestir uma placa de vidro (n = 1,50) com uma camada de uma substância

transparente (n = 1,25) para que a reflexão de uma luz de comprimento de onda 600 nm

seja eliminada por interferência. Determine a espessura mínima da camada.

13. Um filme fino suspenso no ar tem 0,410 m de espessura e é iluminado com luz branca

perpendicularmente à sua superfície. O índice de refração do filme é 1,50. Para que

comprimentos de onda a luz visível refletida nas duas superfícies do filme sofrerá

interferência construtiva?

14. Os diamantes de imitação usados em jóias são feitos de vidro com índice de refração 1,50.

Para que reflitam melhor a luz, costuma-se revesti-los com uma camada de monóxido de

silício de índice de refração 2,00. Determine a menor espessura possível da camada para

que uma onda de comprimento de onda 560 nm e incidência perpendicular sofra

interferência construtiva ao ser refletida pelas suas duas superfícies.

15. Quando se faz incidir luz monocromática sobre uma fenda de 0,022 mm de largura,

observa-se o primeiro mínimo de difração sob um ângulo de 1,8° em relação à direção do

feixe incidente. Qual o comprimento de onda da luz incidente?

16. Luz de comprimento de onda 633 nm incide sobre uma fenda estreita. O afastamento

angular entre o primeiro mínimo de difração, num lado do máximo central, e o primeiro

mínimo no outro lado é 1,20°. Qual é a largura da fenda?

17. Um astronauta, num satélite, afirma que duas fontes puntiformes na superfície da Terra, a

160 Km abaixo dele, se encontram no limite de resolução. Calcule: (a) a separação angular

das duas fontes e (b) a separação linear das duas, admitindo condições ideais. Considere

= 540 nm e o diâmetro da pupila do olho do astronauta igual a 5 mm.

18. Uma rede difração com 20 mm de largura tem 6000 ranhuras. (a) Calcule a distância d

entre as ranhuras adjacentes. (b) Sob que ângulos ocorrerão os máximos de intensidade se

a radiação incidente tiver um comprimento de onda de 589 nm?

19. Uma rede tem 315 ranhuras/mm. Para quais comprimentos de onda do espectro visível

podem ser observadas difrações de quinta ordem?

20. Uma rede de difração com 3 cm de largura produz um desvio de 33° na segunda ordem,

com luz de comprimento de onda 600 nm. Qual o número total de ranhuras na rede?

21. Uma rede tem 600 ranhuras/mm e 5 mm de largura. (a) Qual o menor intervalo de

comprimento de onda que pode ser resolvido, na terceira ordem, nas vizinhanças de =

500 nm? (b) Quantos máximos, de ordem mais elevada, podem ser observados?

22. Quantas ranhuras deve ter uma rede de difração, com 4 cm de largura, para resolver os

comprimentos de onda 415,496 nm e 415,487 nm na segunda ordem? (b) Sob que ângulos

os máximos são encontrados?