UEL 2020 — questão 48 de Física
Enunciado em texto
Certos dispositivos possibilitam visualizar ou demonstrar fenômenos naturais explicados pelas Leis da Física como o que se encontra no Museu de Ciência e Tecnologia de Londrina, conforme a figura a seguir.
[Foto: um painel preso a uma parede de tijolos, com o título “EXPERIMENTO DE CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA DE RAIOS DE LUZ”, botões no centro e quatro compartimentos com lentes; nos dois compartimentos inferiores, inclinados, veem-se as lentes.]
Nos compartimentos inferiores do dispositivo, há dois tipos de lentes, sendo possível observar a convergência e a divergência dos raios de luz que incidem nas lentes e delas emergem ao se acionar um botão.
Com base na imagem e nos conhecimentos sobre lentes esféricas, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o caminho percorrido pelos raios de luz.
[Em todas as alternativas há dois esquemas lado a lado, com a luz vindo da esquerda: à esquerda, uma lente convergente (segmento vertical com setas para fora nas pontas); à direita, uma lente divergente (setas para dentro). Nos dois esquemas, o ponto F está no eixo à esquerda da lente e o ponto F’ no eixo à direita, à mesma distância.]
a) [Convergente: um raio vindo de cima, à esquerda, passa pelo centro óptico e segue reto; outro raio, vindo de baixo, passa por F, atinge a lente acima do eixo e continua na mesma direção, subindo, sem desvio. Divergente: um raio paralelo ao eixo, acima dele, atravessa a lente e desce, cruzando o eixo em F’; outro raio, vindo de baixo, passa pelo centro óptico e segue reto.]
b) [Convergente: um raio paralelo ao eixo, acima dele, emerge subindo e se afastando do eixo, com o prolongamento pontilhado para trás passando por F; outro raio, vindo de baixo, chega ao centro óptico e sai desviado, quase rente ao eixo. Divergente: um raio vindo de cima passa pelo centro óptico e segue reto; outro raio chega ao centro pelo eixo e sai subindo para a direita.]
c) [Convergente: um raio vindo de cima passa pelo centro óptico e segue reto; um raio paralelo ao eixo, abaixo dele, emerge subindo e cruza o eixo em F’. Divergente: um raio vindo de baixo passa pelo centro óptico e segue reto; um raio vindo de cima, cujo prolongamento (pontilhado) passa por F’, emerge da lente paralelo ao eixo.]
d) [Convergente: um raio paralelo ao eixo, acima dele, emerge descendo e passa por F’; um raio vindo de baixo chega ao centro óptico e sai desviado, subindo menos inclinado. Divergente: um raio vindo de baixo passa por F, atinge a lente acima do eixo e segue sem desvio; outro raio, paralelo a ele, passa pelo centro óptico e segue reto.]
e) [Convergente: um raio vindo de cima passa pelo centro óptico e segue reto; um raio paralelo ao eixo, abaixo dele, emerge descendo, paralelo ao primeiro, sem passar por F’. Divergente: um raio vindo de cima chega ao centro óptico e sai desviado, menos inclinado, passando por F’; um raio vindo de baixo, cujo prolongamento (pontilhado) passa por F’, emerge abaixo do eixo, paralelo a ele.]
(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2020, 1ª fase — COPS/UEL.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).
Resolução comentada
O que a questão pede: o par de esquemas em que todos os raios seguem as regras das lentes esféricas.
Passo 1 — as regras (raios notáveis).
• Raio que passa pelo centro óptico: atravessa sem desvio, nas duas lentes.
• Lente convergente: raio que chega paralelo ao eixo sai passando pelo foco do outro lado (F’); raio que passa pelo foco F antes da lente sai paralelo.
• Lente divergente: raio que chega paralelo ao eixo sai se afastando do eixo, como se viesse do foco do lado de onde a luz chega; raio que chega apontado para o foco do outro lado sai paralelo ao eixo.
Passo 2 — conferir a (C).
• Convergente: o raio pelo centro segue reto (ok); o raio paralelo, abaixo do eixo, sai subindo e cruza o eixo em F’ (ok).
• Divergente: o raio pelo centro segue reto (ok); o raio que chega apontado para o foco do lado direito (o pontilhado vai até F’) sai paralelo ao eixo (ok).
Todos os raios estão certos.
Sobre os rótulos: na lente divergente, o foco do lado para onde a luz vai é o foco objeto (virtual); o esquema só manteve as mesmas letras, F à esquerda e F’ à direita, nas duas lentes. O que importa é o caminho do raio: apontado para o foco do lado de lá, ele sai paralelo.
Por que não as outras:
• (A) na convergente, o raio que passa por F deveria sair paralelo, e não seguir reto; na divergente, o raio paralelo converge para F’, como se a lente fosse convergente.
• (B) na convergente, o raio paralelo sai se afastando do eixo (comportamento de divergente) e o raio pelo centro sofre desvio; na divergente, o raio que chega pelo eixo sai desviado.
• (D) na convergente, o raio pelo centro óptico sai desviado; na divergente, o raio que passa por F atravessa a lente sem desvio nenhum.
• (E) na convergente, o raio paralelo ao eixo não passa por F’; na divergente, o raio pelo centro óptico sai desviado.
⚠️ A armadilha: olhar só um raio de cada esquema. Várias alternativas têm um raio certo (por exemplo, o raio paralelo da convergente da (D), ou o pontilhado da divergente da (E)) e erram no outro. Confira os quatro raios.
A ideia em uma frase: pelo centro óptico, sem desvio; na convergente, paralelo vai ao foco e foco vira paralelo; na divergente, paralelo sai como se viesse do foco e quem mira o foco de lá sai paralelo.
Resposta: alternativa C.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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