PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 28 do IME 2016

Prova objetiva · Física · Física: Lentes esféricas

Esquema óptico de um projetor de imagens mostrando, alinhados horizontalmente da esquerda para a direita: um espelho côncavo A, uma lâmpada vertical com filamento emissor, duas lentes plano-convexas B atuando como condensador, um filme fotográfico, uma lente biconvexa delgada C e uma tela de projeção à direita, onde incidem os raios de luz divergentes vindos da lente C.

A figura acima apresenta um desenho esquemático de um projetor de imagens, onde A é um espelho e B e C são lentes. Com relação aos elementos do aparelho e à imagem formada, pode-se afirmar que

  1. A
    o espelho convexo A, colocado atrás da lâmpada, tem por finalidade aumentar a intensidade da luz que incide no objeto (filme).
  2. B
    o filamento da lâmpada deve situar-se no plano focal do espelho A, para que sua imagem real se forme nesse mesmo plano.
  3. C
    a imagem projetada na tela é virtual, invertida e maior.
  4. D
    a lente delgada C é convergente de borda delgada, possuindo índice de refração menor que o meio.
  5. E
    as lentes plano-convexas B poderiam ser substituídas por lentes de Fresnel, menos espessas, mais leves, proporcionando menor perda da energia luminosa.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Vamos avaliar cada afirmação com o que o esquema mostra.

O espelho A é côncavo (a figura mostra a face curva voltada para a lâmpada). Ele fica atrás do filamento e devolve para a frente a luz que seria emitida para trás. Assim, mais luz chega ao condensador (lentes B) e ao filme, aumentando a intensidade da iluminação. Como o espelho é côncavo e não convexo, a alternativa A fica errada por essa palavra.

Sobre o filamento: para que a imagem dele se formasse no mesmo plano, ele deveria estar no centro de curvatura do espelho, não no foco. No foco, a imagem iria ao infinito, e o feixe sairia paralelo. Alternativa B errada.

A imagem na tela é real, pois é formada pelo encontro efetivo dos raios sobre a tela. Como a lente C é convergente e o filme está entre f e 2f, a imagem é real, invertida e maior. Alternativa C errada, pois diz virtual.

A lente C é biconvexa, ou seja, de borda delgada e convergente. Para convergir no ar, ela precisa ter índice de refração maior que o do meio, não menor. Alternativa D errada.

Lentes de Fresnel substituem a lente comum por anéis concêntricos, mantendo a curvatura e eliminando o volume de vidro. Ficam menos espessas e mais leves, e absorvem menos luz, pois há menos material atravessado. Isso reduz a perda de energia luminosa, e a alternativa E está correta.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa A engana ao acertar a função do espelho (aumentar a luz no filme), mas troca côncavo por convexo.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO espelho A é côncavo, não convexo; a função de reforçar a iluminação está certa, mas o tipo de espelho está errado.
  • BPara formar a imagem real do filamento no mesmo plano, ele deveria estar no centro de curvatura; no foco a imagem iria ao infinito.
  • CA imagem projetada em tela é real, não virtual.
  • DLente convergente de borda delgada exige índice de refração maior que o do meio, não menor.

Assuntos: Lentes esféricas, Espelhos esféricos.

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Fonte: IME 2016 · Prova objetiva. Prova oficial ↗