Resolução: Óptica

01. (Enem 2020) Herschel, em 1880, começou a escrever sobre a condensação da luz solar no foco de uma lente é queria ver 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 E. Infravermemo na seia de suia. Disponivel em: www cienciameo usp. br. Acesso em: 15 290. 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 em água terá maior temperatura ao final do experimento?

1. A
2. B
3. C
4. D
5. E

2. (Enem 2019) Os olhos humanos normalmente têm três tipos de cones responsáveis pela percepção das cores: um tipo para tons vermelhos, um para tons azuis e outro para tons verdes. As diversas cores que enxergamos são o resultado da percepção das cores básicas, como indica a figura.

A protanopia é um tipo de daltonismo em que há diminuição ou ausência de receptores da cor vermelha. Considere um teste com dois voluntários: uma pessoa com visão normal e outra com caso severo de protanopia. Nesse teste, eles devem escrever a cor dos cartões que lhes são mostrados. São utilizadas as cores indicadas na figura.

Para qual cartão os dois voluntários identificarão a mesma cor?

1. Vermelho.
2. Magenta
3. Amarelo
4. Branco.
5. Azul.

3. (Enem 2019) A maioria das pessoas fica com a visão embaçada ao abrir os olhos debaixo dʼágua. Mas há uma exceção: o povo moken, que habita a costa da Tailândia. Essa característica se deve principalmente à adaptabilidade do olho e à plasticidade do cérebro, o que significa que você também, com algum treinamento, poderia enxergar relativamente bem debaixo dʼágua. Estudos mostraram que as pupilas de olhos de indivíduos moken sofrem redução significativa debaixo dʼágua, o que faz com que os raios luminosos incidam quase paralelamente ao eixo óptico da pupila.

GISLÉN, A. et al. Visual Training Improves Underwater Vision in Children. Vision Research, n. 46, 2006 (adaptado).

A acuidade visual associada à redução das pupilas é fisicamente explicada pela diminuição

1. da intensidade luminosa incidente na retina
2. da difração dos feixes luminosos que atravessam a pupila.
3. da intensidade dos feixes luminosos em uma direção por polarização.
4. do desvio dos feixes luminosos refratados no interior do olho.
5. das reflexões dos feixes luminosos no interior do olho.

4. (Enem 2019) Quando se considera a extrema velocidade com que a luz se espalha por todos os lados e que, quando vêm de diferentes lugares, mesmo totalmente opostos, [os raios luminosos] se atravessam uns aos outros sem se atrapalharem, compreende-se que, quando vemos um objeto luminoso, isso não poderia ocorrer pelo transporte de uma matéria que venha do objeto até nós, como uma flecha ou bala atravessa o ar; pois certamente isso repugna bastante a essas duas propriedades da luz, principalmente a última.

HUYGENS, C. In: MARTINS, R. A. Tratado sobre a luz, de Cristian Huygens.

Caderno de História e Filosofia da Ciência, supl. 4, 1986

O texto contesta que concepção acerca do comportamento da luz?

1. O entendimento de que a luz precisa de um meio de propagação, difundido pelos defensores da existência do éter.
2. O modelo ondulatório para a luz, o qual considera a possibilidade de interferência entre feixes luminosos.
3. O modelo corpuscular defendido por Newton, que descreve a luz como um feixe de partículas.
4. A crença na velocidade infinita da luz, defendida pela maioria dos filósofos gregos.
5. A ideia defendida pelos gregos de que a luz era produzida pelos olhos.

Óptica Ondulatória

5. (Enem 2018) Muitos primatas, incluindo nós humanos, possuem visão tricromática: têm três pigmentos visuais na retina sensíveis à luz de uma determinada faixa de comprimentos de onda. Informalmente, embora os pigmentos em si não possuam cor, estes são conhecidos como pigmentos "azul", "verde" e " vermelho" e estão associados à cor que causa grande excitação (ativação). A sensação que temos ao observar um objeto colorido decorre da ativação relativa dos três pigmentos. Ou seja, se estimulássemos a retina com uma luz na faixa de 530 nm (retângulo I no gráfico), não excitaríamos o pigmento "azul", o pigmento “verde” seria ativado ao máximo e o “vermelho” seria ativado em aproximadamente 75%, e isso nos daria a sensação de ver uma cor amarelada. Já uma luz na faixa de comprimento de onda de 600 nm (retângulo II) estimularia o pigmento “verde” um pouco e o “vermelho” em cerca de 75%, e isso nos daria a sensação de ver laranja-avermelhado. No entanto, há características genéticas presentes em alguns indivíduos, conhecidas coletivamente como Daltonismo, em que um ou mais pigmentos não funcionam perfeitamente.

Caso estimulássemos a retina de um indivíduo com essa característica, que não possuísse o pigmento conhecido como “verde”, com as luzes de 530 nm e 600 nm na mesma intensidade luminosa, esse indivíduo seria incapaz de

1. identificar o comprimento de onda do amarelo, uma vez que não possui o pigmento “verde”.
2. ver o estímulo de comprimento de onda laranja, pois não haveria estimulação de um pigmento visual.
3. detectar ambos os comprimentos de onda, uma vez que a estimulação dos pigmentos estaria prejudicada.
4. visualizar o estímulo do comprimento de onda roxo, já que este se encontra na outra ponta do espectro.
5. distinguir os dois comprimentos de onda, pois ambos estimulam o pigmento “vermelho” na mesma intensidade.

6. (Enem 2018) A figura representa um prisma óptico, constituído de um material transparente, cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide. Um feixe luminoso, composto por luzes vermelha, azul e verde, incide na face A, emerge na face B e, após ser refletido por um espelho, incide num filme para fotografia colorida, revelando três pontos.

Observando os pontos luminosos revelados no filme, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores:

1. Vermelha, verde, azul.
2. Verde, vermelha, azul.
3. Azul, verde, vermelha.
4. Verde, azul, vermelha.
5. Azul, vermelha, verde.

7. (Enem 2017 PPL) A aquisição de um telescópio deve levar em consideração diversos fatores, entre os quais estão o aumento angular, a resolução ou poder de separação e a magnitude limite. O aumento angular informa quantas vezes mais próximo de nós percebemos o objeto observado e é calculado como sendo a razão emtre as distâncias focais da objetiva (F1) e da ocular (F2). A resolução do telescópio (P) informa o menor ângulo que deve existir entre dois pontos observados para que seja possível distingui-los. A magnitude limite (M) indica o menor brilho que um telescópio pode captar. Os valores numéricos de P e M são calculados pelas expressões:

D é o valor numérico do diâmetro da objetiva do telescópio, expresso em centímetro.

Disponível em: www.telescopioastronomicos.com.br. Acesso em: 13 de maio 2013 (adaptado).

Ao realizar a observação de um planeta distante e de baixa luminosidade, não se obteve uma imagem nítida. Para melhorar a qualidade dessa observação, os valores de D, F1 e F2 devem ser, respectivamente,

1. aumentado, aumentado e diminuído.
2. aumentado, diminuído e aumentado.
3. aumentado, diminuído e diminuído.
4. diminuído, aumentado e aumentado.
5. diminuído, aumentado e diminuído.

8. (Enem 2017 PPL) O debate a respeito da natureza da luz perdurou por séculos, oscilando entre a teoria corpuscular e a teoria ondulatória. No início do século XIX, Thomas Young, com a finalidade de auxiliar na discussão, realizou o experimento aprensentando de forma simplificada na figura. Nele, um feixe de luz monocromático passa por dois anteparos com fendas muito pequenas. No primeiro anteparo há uma fenda e no segundo, duas fendas. Após passar pelo segundo conjunto de fendas, a luz forma um padrão com franjas claras e escuras.

Com esse experimento, Young forneceu fortes argumentos para uma interpretação a respeito da natureza da luz, baseada em uma teoria

1. corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e refração.
2. corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e reflexão.
3. ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e polarização.
4. ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer interferência e reflexão.
5. ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e interferência.

9. (Enem 2017) A retina é um tecido sensível à luz, localizado na parte posterior do olho, onde ocorre o processo de formação de imagem. Nesse tecido, encontram-se vários tipos celulares específicos. Um desses tipos celulares são cones, os quais convertem os diferentes comprimentos de onda da luz visível em sinais elétricos, que são transmitidos pelo nervo óptico até o cérebro.

Disponível em: www.portaldaretina.com.br. Acesso em: 13 jun. 2012 (adaptado)

Em relação à visão, a degeneração desse tipo celular irá

1. comprometer a capacidade de visão em cores.
2. impedir a projeção dos raios luminosos na retina.
3. provocar a formação de imagens invertidas na retina.
4. causar dificuldade de visualização de objetos próximos.
5. acarretar a perda da capacidade de alterar o diâmetro da pupila.

10. (Enem 2016 - 3ª aplicação) Algumas crianças, ao esconde, tapam os olhos com as mãos, acreditando que, ao adotarem tal procedimento, não poderão ser vistas.

Essa percepção da criança contraria o conhecimento científico porque, para serem vistos, os objetos

1. refletem partículas de luz (fótons), que atingem os olhos.
2. geram partículas de luz (fótons), convertidas pela fonte externa.
3. são atingidos por partículas de luz (fótons), emitidas pelos olhos.
4. refletem partículas de luz (fótons), que se chocam com os fótons emitidos pelos olhos.
5. são atingidos pelas partículas de luz (fótons), emitidas pela fonte externa e pelos olhos.

11. (Enem 2015 PPL) O avanço tecnológico da medicina propicia o desenvolvimento de tratamento para diversas doenças, como as relacionadas à visão. As correções que utilizam laser para o tratamento da miopia são consideradas seguras até 12 dioptrias, dependendo da espessura e curvatura da córnea. Para valores de dioptria superiores a esse, o implante de lentes intraoculares é mais indicado. Essas lentes, conhecidas como lentes fácicas (LF), são implantadas junto à córnea, antecedendo o cristalino (C), sem que esse precise ser removido, formando a imagem correta sobre a retina (R).

O comportamento de um feixe de luz incidindo no olho que possui um implante de lentes fácicas para correção do problema de visão apresentado é esquematizado por

12. (Enem 2015) Será que uma miragem ajudou a afundar o Titanic? O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distancia, o horizonte verdadeiro fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro.

Disponível em: http://apod.nasa.gov. Acesso em: 6 set. 2012 (adaptado).

O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a

1. ressonância.
2. refração.
3. difração.
4. reflexão.
5. difusão.

13. (Enem PPL 2015) A fotografia feita sob luz polarizada é usada por dermatologistas para diagnósticos. Isso permite ver detalhes da superfície da pele que não são visíveis com o reflexo da luz branca comum. Para se obter luz polarizada, pode-se utilizar a luz transmitida por um polaroide ou a luz refletida por uma superfície na condição de Brewster, como mostra a figura. Nessa situação, o feixe da luz refratada forma um ângulo de 90° com o feixe da luz refletida, fenômeno conhecido como Lei de Brewster. Nesse caso, o ângulo de incidência θ_p , também chamado de ângulo de polarização, e o ângulo de refração θr estão em conformidade com a Lei de Snell.

Considere um feixe de luz não polarizada proveniente de um meio com índice de refração igual a 1, que incide sobre uma lâmina e faz um ângulo de refração θr de 30°.

Nessa situação, qual deve ser o índice de refração da lâmina para que o feixe refletido seja polarizado?

1. $\sqrt{3}$
2. $\frac{\sqrt{3}}{3}$
3. 2
4. $\frac{1}{2}$
5. $\frac{\sqrt{3}}{2}$

14. (Enem 2015) Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (Ibn al-Haytham; 965-1040 d.C.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que, com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em um tecido utilizado como anteparo.

Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à)

1. íris.
2. retina.
3. pupila.
4. córnea.
5. cristalino.

15. (Enem 2014) É comum aos fotógrafos tirar fotos coloridas em ambientes iluminados por lâmpadas fluorescentes, que contêm uma forte composição de luz verde. A consequência desse fato na fotografia é que todos os objetos claros, principalmente os brancos, aparecerão esverdeados. Para equilibrar as cores, deve-se usar um filtro adequado para diminuir a intensidade da luz verde que chega aos sensores da câmera fotográfica. Na escolha desse filtro, utiliza-se o conhecimento da composição das cores-luz primárias: vermelho, verde e azul; e das cores-luz secundárias: amarelo = vermelho + verde, ciano = verde + azul e magenta = vermelho + azul.

Disponı́vel em: http://nautilus.fis.uc.pt. Acesso em: 20 maio 2014 (adaptado).

Na situação descrita, qual deve ser o filtro utilizado para que a fotografia apresente as cores naturais dos objetos?

1. Ciano.
2. Verde.
3. Amarelo.
4. Magenta.
5. Vermelho.

16. (Enem 2014) Uma proposta de dispositivo capaz de indicar a qualidade da gasolina vendida em postos e, consequentemente, evitar fraudes, poderia utilizar o conceito de refração luminosa. Nesse sentido, a gasolina não adulterada, na temperatura ambiente, apresenta razão entre os senos dos raios incidente e refratado igual a 1,4. Desse modo, fazendo incidir o feixe de luz proveniente do ar com um ângulo fixo e maior que zero, qualquer modificação no ângulo do feixe refratado indicará adulteração no combustı́vel.

Em uma fiscalização rotineira, o teste apresentou o valor de 1,9. Qual foi o comportamento do raio refratado?

1. Mudou de sentido.
2. Sofreu reflexão total.
3. Atingiu o valor do ângulo limite.
4. Direcionou-se para a superfı́cie de separação.
5. Aproximou-se da normal à superfı́cie de separação.

17. (Enem 2014) As lentes fotocromáticas escurecem quando expostas à luz solar por causa de reações quı́micas reversı́veis entre uma espécie incolor e outra colorida. Diversas reações podem ser utilizadas, e a escolha do melhor reagente para esse fim se baseia em três principais aspectos: (i) o quanto escurece a lente; (ii) o tempo de escurecimento quando exposta à luz solar; e (iii) o tempo de esmaecimento em ambiente sem forte luz solar. A transmitância indica a razão entre a quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide sobre ele.

Durante um teste de controle para o desenvolvimento de novas lentes fotocromáticas, foram analisadas cinco amostras, que utilizam reagentes quı́micos diferentes. No quadro, são apresentados os resultados.

Considerando os três aspectos, qual é a melhor amostra de lente fotocromática para se utilizar em óculos?

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

18. (Enem 2012) Alguns povos indı́genas ainda preservam suas tradições realizando a pesca com lanças, demonstrando uma notável habilidade. Para figar um peixe em um lago com águas tranquilas o ı́ndio deve mirar abaixo da posição em que enxerga o peixe.

Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz

1. refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilı́nea no interior da água.
2. emitidos pelos olhos do ı́ndio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água.
3. espalhados pelo peixe são refletidos pela superfı́cie da água.
4. emitidos pelos olhos do ı́ndio são espalhados pela superfı́cie da água.
5. refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar.

19. (Enem 2010) Um grupo de cientistas liderado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, construiu o primeiro metamaterial que apresenta valor negativo do ı́ndice de refração relativo para a luz visı́vel. Denomina-se metamaterial um material óptico artificial, tridimensional, formado por pequenas estruturas menores do que o comprimento de onda da luz, o que lhe dá propriedades e comportamentos que não são encontrados em materiais naturais. Esse material tem sido chamado de “canhoto”.

Disponı́vel em: http://inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 28 abr. 2010 (adaptado).

Considerando o comportamento atı́pico desse meta-material, qual é a figura que representa a refração da luz ao passar do ar para esse meio?

20. (Enem 2009) Sabe-se que o olho humano não consegue diferenciar componentes de cores e vê apenas a cor resultante, diferentemente do ouvido, que consegue distinguir, por exemplo, dois instrumentos diferentes tocados simultaneamente. Os raios luminosos do espectro visı́vel, que têm comprimento de onda entre 380 nm e 780 nm, incidem na córnea, passam pelo cristalino e são projetados na retina. Na retina, encontram-se dois tipos de fotorreceptores, os cones e os bastonetes, que convertem a cor e a intensidade da luz recebida em impulsos nervosos. Os cones distinguem as cores primárias: vermelho, verde e azul, e os bastonetes diferenciam apenas nı́veis de intensidade, sem separar comprimentos de onda. Os impulsos nervosos produzidos são enviados ao cérebro por meio do nervo óptico, para que se dê a percepção da imagem. Um indivı́duo que, por alguma deficiência, não consegue captar as informações transmitidas pelos cones, perceberá um objeto branco, iluminado apenas por luz vermelha, como

1. um objeto indefinido, pois as células que captam a luz estão inativas.
2. um objeto rosa, pois haverá mistura da luz vermelha com o branco do objeto.
3. um objeto verde, pois o olho não consegue diferenciar componentes de cores.
4. um objeto cinza, pois os bastonetes captam luminosidade, porém não diferenciam cor.
5. um objeto vermelho, pois a retina capta a luz refletida pelo objeto, transformando-a em vermelho.