F152ª série do Ensino Médio10 exercíciosSimulador autoral
Óculos, câmeras, lupas e retrovisores funcionam com as mesmas regras: a luz anda em linha reta, reflete e muda de direção ao mudar de meio. No simulador você arrasta um objeto diante de uma lente ou de um espelho, vê os raios notáveis e descobre onde a imagem se forma e como ela é.
Antes, convém saber: Ondas e som
Num meio homogêneo, a luz se propaga em linha reta (por isso existem sombras e a câmara escura, em que $\frac{o}{i}=\frac{p}{p'}$). Raios que se cruzam não se perturbam, e o caminho de um raio pode ser percorrido ao contrário (reversibilidade).
Na reflexão, o ângulo de incidência é igual ao de reflexão, ambos medidos em relação à normal. O espelho plano forma uma imagem virtual, direita, do mesmo tamanho e simétrica ao objeto: ela fica tão atrás do espelho quanto o objeto está à frente. Dois espelhos com ângulo $\alpha$ entre si formam $N=\frac{360^\circ}{\alpha}-1$ imagens.
O foco fica no meio do caminho entre o vértice e o centro de curvatura: $f=\frac{R}{2}$. Raios notáveis: o que chega paralelo ao eixo reflete passando pelo foco; o que passa pelo foco volta paralelo; o que passa pelo centro volta sobre si mesmo. O espelho convexo sempre dá imagem virtual, direita e menor (retrovisores); o côncavo pode dar imagem real ou, com o objeto entre o foco e o espelho, virtual e ampliada (espelho de maquiagem).
O índice de refração é $n=\frac{c}{v}$, com $c=3\times10^8$ m/s. Ao mudar de meio, a luz obedece a $n_1\,\text{sen}\,i=n_2\,\text{sen}\,r$: ao entrar num meio mais refringente, ela se aproxima da normal. Indo do meio mais refringente para o menos, acima do ângulo limite ($\text{sen}\,L=\frac{n_{menor}}{n_{maior}}$) ocorre reflexão total, o princípio da fibra óptica.
No ar, lentes de bordas finas são convergentes e lentes de bordas grossas são divergentes. Raios notáveis: o paralelo ao eixo sai passando pelo foco (ou parecendo vir dele, na divergente); o que passa pelo centro óptico não desvia; o que passa pelo foco objeto sai paralelo. A vergência é $V=\frac1f$, em dioptrias (di) com $f$ em metros.
Para espelhos esféricos e lentes: $\frac1f=\frac1p+\frac1{p'}$ e $A=\frac{i}{o}=-\frac{p'}{p}$. Convenção: $f>0$ para espelho côncavo e lente convergente, $f<0$ para convexo e divergente; $p'>0$ indica imagem real e $p'<0$, virtual; $A>0$ indica imagem direita e $A<0$, invertida.
Carregando o simulador…
Abrir só o simulador em outra aba · feito em HTML pelo Prof. Luis Teixeira
Um objeto de $4$ cm está a $30$ cm de uma lente convergente de distância focal $10$ cm. Onde se forma a imagem e quais são suas características?
Um retrovisor convexo tem distância focal de módulo $20$ cm. Um carro está a $20$ cm do espelho (numa maquete). Descreva a imagem.
Resolva no papel antes de abrir a resposta. Conferir cedo demais atrapalha o aprendizado.
Um raio de luz incide num espelho plano formando $35^\circ$ com a normal. Qual o ângulo de reflexão?
Uma pessoa está a $2$ m de um espelho plano. Qual a distância entre ela e sua imagem? E se ela se afastar $1$ m?
Um espelho côncavo tem raio de curvatura de $40$ cm. Qual a sua distância focal?
Qual a velocidade da luz num vidro de índice de refração $1{,}5$?
Um objeto está a $60$ cm de uma lente convergente de $f=20$ cm. Determine a posição e as características da imagem.
Um raio passa do ar ($n=1$) para um vidro de índice $\sqrt2$, com ângulo de incidência de $45^\circ$. Qual o ângulo de refração?
Um rosto está a $5$ cm de um espelho côncavo de $f=10$ cm. Como é a imagem?
Os óculos de uma pessoa têm lentes de $+2{,}5$ di. Qual a distância focal e o tipo de lente?
Um projetor forma, numa tela a $3$ m da lente, a imagem nítida de um slide, ampliada $30$ vezes. A que distância da lente está o slide e qual a distância focal?
Um material tem índice de refração $2$. Qual o ângulo limite para a luz que tenta sair dele para o ar? Um raio que chega à superfície interna com $45^\circ$ consegue sair?
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