PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 28 do IME 2025
Uma lente convergente é construída usando um material de índice de refração n, podendo a sua distância focal f ser calculada usando a equação dos fabricantes de lentes. Um objeto é posicionado no eixo da lente e muito distante da mesma.
Observações:
• f é proporcional a (n - 1)^{-1};
• n > 1;
• seja x tal que |x| \text{ << } 1, então (1 - x)^{-1} \text{≃} 1 + x.
Caso haja uma ínfima variação na constituição do índice de refração do material (n \to n + \Delta n), a variação \Delta i na posição final da imagem do objeto (i \to i + \Delta i) é, aproximadamente:
- Af\Delta n/n
- Bf\Delta n/(n - 1)
- C-f\Delta n/(n - 1)
- D-f\Delta n/(n^2 - 1)
- Ef\Delta n/(n^2 - 1)
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Resolução comentada
Para um objeto muito distante (p\to\infty), a equação de Gauss dá \frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{i}\approx\frac{1}{i}. Logo a imagem se forma no foco: i=f.
Pela equação dos fabricantes, f é proporcional a (n-1)^{-1}:
Com n\to n+\Delta n, a nova posição da imagem é:
Como \Delta n é ínfimo, x=-\frac{\Delta n}{n-1} é muito menor que 1. Usando (1-x)^{-1}\approx 1+x:
Assim:
Como i=f, a variação é:
O sinal negativo faz sentido: aumentar n torna a lente mais convergente, e a imagem se aproxima da lente.
Alternativa C.
Pegadinha: A alternativa B engana quem acerta o módulo, mas esquece que o aumento de n reduz f, o que exige o sinal negativo.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa n no denominador em vez de n-1 e erra o sinal.
- BTem o denominador correto, mas esquece o sinal negativo: maior n diminui f.
- DAparece n^2-1, que não surge da derivação; f\propto (n-1)^{-1} só dá n-1.
- EMesmo erro do denominador n^2-1, e ainda sem o sinal negativo.
Assunto: Lentes esféricas.
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Fonte: IME 2025 · Prova objetiva. Prova oficial ↗