UNEMAT 2014 — questão 1 de Física
Enunciado em texto
Segundo o artigo “Luz mais potente” (Ciência Hoje, nº 260, v. 44, junho/2009, p. 54-55), o projeto franco-brasileiro para construir um laser mais barato e eficiente utiliza-se de “Cristal de titânio-safira na ‘cavidade óptica’ de um laser. Ao ser bombardeado com luz verde, esse cristal emite fótons na faixa da luz vermelha ao infravermelho, gerando laser que pode ser sintonizado na faixa de 600 a 1.090 nanômetros de comprimento de onda. O vidro com titânio desenvolvido no Brasil permitirá produzir lasers na faixa entre 450 e 700 nm, o que abre possibilidades de novas aplicações”.
Sobre o funcionamento do laser foram efetuadas as seguintes afirmativas:
I – Para produzir o efeito laser é necessário que o feixe de luz seja monocromático e coerente.
II – Para que haja o efeito laser é necessário que os fótons produzidos possuam os mesmos comprimentos de onda, devem estar em fase e devem ter mesmo sentido e direção.
III – O laser é uma fonte de energia.
Dadas as assertivas, podemos afirmar que:
(A) Todas são incorretas.
(B) Todas são corretas.
(C) Somente as afirmativas I e II são corretas.
(D) Somente as afirmativas I e III são corretas.
(E) Somente as afirmativas II e III são corretas.
(Enunciado: Concurso Vestibular UNEMAT 2014/1 — Unemat.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT).
Resolução comentada
O que a questão pede: quais afirmações descrevem corretamente o laser.
Como o laser funciona: a palavra é uma sigla em inglês para “amplificação de luz por emissão estimulada de radiação”. Uma fonte externa (no texto, a luz verde que bombardeia o cristal) leva muitos átomos a um estado excitado. Quando um fóton passa por um átomo excitado, ele estimula a emissão de outro fóton idêntico: mesma frequência, mesma fase, mesma direção e sentido. Os espelhos da cavidade óptica fazem a luz ir e voltar, e essa cascata produz um feixe intenso e organizado.
I — correta. O que distingue a luz laser é justamente ser monocromática (uma só cor, um só comprimento de onda) e coerente (as ondas em fase). Sem isso não há efeito laser, há só luz comum.
II — correta. É a descrição da emissão estimulada: os fótons emitidos são cópias do fóton que os estimulou, com o mesmo comprimento de onda, em fase e com a mesma direção e sentido. É por isso que o feixe é monocromático, coerente e muito pouco divergente.
III — incorreta. O laser não é uma fonte de energia: ele não cria energia, ele converte a energia que recebe do bombeamento (luz verde, descarga elétrica, corrente) em luz com aquelas características especiais, e sempre com rendimento menor que 100%. No texto, o cristal só emite porque é “bombardeado com luz verde”. O laser é uma fonte de luz, um amplificador, não uma fonte de energia.
Corretas: I e II.
Atenção: a questão é de redação solta. A afirmação I fala em “o feixe de luz” sem dizer qual; ela só é correta se lida como “o feixe produzido” (o feixe que bombeia o cristal não precisa ser monocromático nem coerente, pode ser até a luz de uma lâmpada de flash). E a III depende do sentido que se dá a “fonte de energia”: na linguagem do dia a dia, qualquer fonte de luz “fornece energia”. Lendo cada frase no sentido físico mais preciso, ficamos com I e II corretas e III incorreta.
⚠️ A armadilha: marcar “todas corretas” (alternativa B), porque o laser corta, queima e aquece. Ele entrega energia concentrada, sim, mas essa energia veio da fonte de bombeamento; o laser só a transforma em luz organizada.
A ideia em uma frase: o laser transforma a energia do bombeamento em luz monocromática, coerente e direcional, por emissão estimulada.
Resposta: alternativa C (somente I e II).
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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