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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 48 (1º semestre) da UFG 2011

1º semestre · Física: Espelhos esféricos

Em abril de 2010, o telescópio espacial Hubble completou 20 anos em órbita. O avanço na obtenção de imagens permitiu descobertas de novas galáxias e informações sobre a matéria escura presente no Universo. Inicialmente, ele apresentou diversos problemas, obrigando a Nasa a enviar astronautas para fazerem reparos. Dentre esses problemas, a aberração esférica, em que os raios de luz que incidem sobre as bordas do espelho são desviados para um ponto diferente dos raios que incidem na região central do espelho. Esse problema pode ser corrigido dando-se um formato parabólico à curvatura do espelho. Qual das figuras abaixo representa o problema descrito?

Cinco diagramas ópticos, identificados de (A) a (E), representando a reflexão de quatro raios paralelos ao eixo óptico que incidem sobre um espelho côncavo com foco f marcado no eixo principal.

As alternativas estão no enunciado, acima.

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

A aberração esférica ocorre quando o espelho tem curvatura esférica: só os raios próximos ao eixo (paraxiais) convergem para o foco f. Os raios que incidem nas bordas, mais afastados do eixo, são refletidos para um ponto diferente, mais próximo do espelho que o foco. O espelho parabólico corrige isso porque leva todos os raios paralelos ao eixo ao mesmo foco.

Para identificar a figura, procure a que mostre:

  1. Os raios centrais (perto do eixo) cruzando o eixo no foco f.
  2. Os raios das bordas cruzando o eixo em outro ponto, mais perto do espelho.

Análise das figuras:

  • Em (A), todos os raios passam pelo foco, que é o espelho ideal, sem aberração.
  • Em (B), os raios das bordas convergem para o foco, mas o central cruza o eixo depois dele, mais perto do espelho. Aqui as bordas não estão desviadas para ponto diferente do central.
  • Em (C), os raios das bordas passam pelo foco, e os centrais cruzam o eixo à esquerda do foco, mais longe do espelho, o que é o inverso do esperado.
  • Em (D), os raios centrais e os das bordas se encontram quase todos no foco, com pequena dispersão.
  • Em (E), os raios das bordas se cruzam no eixo em um ponto entre o foco e o espelho, e os centrais, mais próximos do eixo, cruzam em ponto ainda mais perto do espelho. Nenhum passa pelo foco, então não é o caso descrito.

A figura que melhor mostra raios centrais no foco e bordas desviadas para outro ponto, mais perto do espelho, é a (D): os raios centrais convergem no foco e os das bordas se cruzam um pouco depois dele, em direção ao espelho.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMostra todos os raios convergindo ao foco, ou seja, um espelho sem aberração.
  • BOs raios das bordas vão ao foco, e o central cruza depois dele; o desvio está no raio errado.
  • COs raios cruzam o eixo além do foco, afastados do espelho, o inverso do que ocorre na aberração esférica.
  • ENenhum raio passa pelo foco, o que não representa o caso em que os raios centrais focalizam corretamente.

Assunto: Espelhos esféricos.

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Ver como caiu na prova Questão 48 no caderno 1ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2011 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗