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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 112 do ENEM 2023

2º dia · Ciências da Natureza · H1 · Física: Fenômenos ondulatórios: interferência, difração e polarização

Informações digitais — dados — são gravadas em discos ópticos, como CD e DVD, na forma de cavidades microscópicas. A gravação e a leitura óptica dessas informações são realizadas por um laser (fonte de luz monocromática). Quanto menores as dimensões dessas cavidades, mais dados são armazenados na mesma área do disco. O fator limitante para a leitura de dados é o espalhamento da luz pelo efeito de difração, fenômeno que ocorre quando a luz atravessa um obstáculo com dimensões da ordem de seu comprimento de onda. Essa limitação motivou o desenvolvimento de lasers com emissão em menores comprimentos de onda, possibilitando armazenar e ler dados em cavidades cada vez menores.

Em qual região espectral se situa o comprimento de onda do laser que otimiza o armazenamento e a leitura de dados em discos de uma mesma área?

  1. A
    Violeta.
  2. B
    Azul.
  3. C
    Verde.
  4. D
    Vermelho.
  5. E
    Infravermelho.
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Resolução comentada

O texto diz que a difração limita a leitura quando as cavidades têm dimensões da ordem do comprimento de onda da luz. Assim, para ler cavidades menores sem que a luz se espalhe, precisamos de um laser com comprimento de onda menor. Cavidades menores permitem mais dados na mesma área do disco.

O problema se resume a achar, entre as opções, a região do espectro com o menor comprimento de onda. No espectro visível, a ordem crescente de comprimento de onda é:

  1. Violeta, cerca de 400\ \text{nm};
  2. Azul, cerca de 450\ \text{nm};
  3. Verde, cerca de 530\ \text{nm};
  4. Vermelho, cerca de 650\ \text{nm}.

O infravermelho fica além do vermelho, com comprimentos de onda maiores que 700\ \text{nm}. Ele é o pior para esse fim, pois exigiria cavidades maiores. Os CDs usam laser infravermelho (\approx 780\ \text{nm}), os DVDs usam vermelho (\approx 650\ \text{nm}) e o Blu-ray usa violeta/azul (\approx 405\ \text{nm}).

Das opções, o violeta tem o menor comprimento de onda. Ele é, portanto, o que otimiza o armazenamento e a leitura em discos de mesma área.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO azul tem comprimento de onda maior que o do violeta, então permite cavidades maiores.
  • CO verde tem comprimento de onda ainda maior, cerca de 530 nm.
  • DO vermelho (cerca de 650 nm) é o usado em DVD, com capacidade menor que a do violeta.
  • EO infravermelho tem o maior comprimento de onda entre as opções, o pior para armazenar dados densamente.

Assuntos: Fenômenos ondulatórios: interferência, difração e polarização, Ondas eletromagnéticas e espectro.

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