Questão 67 da UFG 2027

Question

Um sistema ótico fascinante e acessível às pessoas é o binóculo, composto por um par de tubos interligados por um sistema articulado. Nesse sistema, cada tubo possui uma lente objetiva e uma lente ocular. A lente objetiva capta a luz de um objeto distante e forma uma imagem invertida. A lente ocular, que funciona como uma lupa, conjuga a imagem para o observador. Para corrigir a orientação da imagem invertida, coloca-se entre as lentes, em cada tubo, dispositivos simples conhecidos como prismas de Porro. O prisma de Porro é um prisma triangular com seção transversal na forma de um triangulo retângulo isósceles, com duas faces refletoras (catetos) e uma face de transmissão (hipotenusa). Os catetos desviam os raios luminosos devido à reflexão interna total, como ilustrado na figura a seguir.

Esquema da seção transversal de um prisma de Porro em formato de triângulo retângulo isósceles. Dois feixes paralelos, numerados como 1 (superior) e 2 (inferior), entram perpendicularmente pela face da hipotenusa, sofrem reflexão interna total nas faces dos catetos e emergem pela hipotenusa na direção oposta, com a ordem vertical invertida: o feixe 2 fica acima do feixe 1.

Para corrigir a orientação da imagem em um binóculo, quantos prismas são necessários e qual a rotação entre eles?

A
Dois prismas girados 45^\circ entre si.
B
Dois prismas girados 90^\circ entre si.
C
Quatro prismas girados 45^\circ entre si.
D
Quatro prismas girados 90^\circ entre si.
E
Oito prismas girados 90^\circ entre si.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 67 da UFG 2027

Prova objetiva · Ciências da Natureza · Física: Óptica da visão e instrumentos ópticos

Um sistema ótico fascinante e acessível às pessoas é o binóculo, composto por um par de tubos interligados por um sistema articulado. Nesse sistema, cada tubo possui uma lente objetiva e uma lente ocular. A lente objetiva capta a luz de um objeto distante e forma uma imagem invertida. A lente ocular, que funciona como uma lupa, conjuga a imagem para o observador. Para corrigir a orientação da imagem invertida, coloca-se entre as lentes, em cada tubo, dispositivos simples conhecidos como prismas de Porro. O prisma de Porro é um prisma triangular com seção transversal na forma de um triangulo retângulo isósceles, com duas faces refletoras (catetos) e uma face de transmissão (hipotenusa). Os catetos desviam os raios luminosos devido à reflexão interna total, como ilustrado na figura a seguir.

Esquema da seção transversal de um prisma de Porro em formato de triângulo retângulo isósceles. Dois feixes paralelos, numerados como 1 (superior) e 2 (inferior), entram perpendicularmente pela face da hipotenusa, sofrem reflexão interna total nas faces dos catetos e emergem pela hipotenusa na direção oposta, com a ordem vertical invertida: o feixe 2 fica acima do feixe 1.

Para corrigir a orientação da imagem em um binóculo, quantos prismas são necessários e qual a rotação entre eles?

A
Dois prismas girados 45^\circ entre si.
B
Dois prismas girados 90^\circ entre si.
C
Quatro prismas girados 45^\circ entre si.
D
Quatro prismas girados 90^\circ entre si.
E
Oito prismas girados 90^\circ entre si.

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Resolução comentada

A imagem formada pela objetiva fica invertida nas duas direções transversais à propagação da luz: de cima para baixo e da esquerda para a direita. Para que você observe o objeto na orientação correta, o sistema de prismas precisa corrigir ambas.

Na figura, o raio 1 entra acima do raio 2, mas sai abaixo dele. Assim, as duas reflexões internas em um prisma de Porro invertem a ordem dos raios em uma direção transversal. Isso ainda não basta para corrigir completamente a imagem.

Em cada tubo, coloca-se um segundo prisma girado 90^\circ em relação ao primeiro. Dessa forma, ele atua na direção perpendicular à corrigida pelo primeiro prisma. O conjunto produz uma rotação de 180^\circ da imagem, corrigindo a inversão causada pela objetiva.

Portanto, são necessários dois prismas por tubo. Como o binóculo possui dois tubos, o total é:

N = 2\ \text{prismas/tubo}\times 2\ \text{tubos}=4\ \text{prismas}.

Os prismas de cada par ficam girados 90^\circ entre si.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa B apresenta o arranjo correto para um único tubo, mas o binóculo tem dois tubos.

Por que as outras alternativas estão erradas

AConta apenas dois prismas e usa 45°, em vez dos 90° necessários entre os prismas de cada tubo.
BIndica corretamente a rotação, mas conta os prismas de apenas um dos dois tubos.
CAcerta o total de prismas, mas a rotação entre os prismas de cada par deve ser 90°, não 45°.
EDuplica a quantidade necessária: bastam dois prismas em cada tubo, totalizando quatro.

Assuntos: Óptica da visão e instrumentos ópticos, Reflexão total e dispersão da luz.

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Questão 67 no caderno Vespertino da UFG 2027

Fonte: UFG 2027 · Vespertino. Prova oficial ↗