Exercício 01 - Use a definição de índice de refração para responder o item A e a Lei de Snell para o item B.
Exercício 02 - O índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. O índice de refração de um meio 1 relativo ao meio 2 é a razão entre as velocidades da luz nesses dois meios ( V1/V2 ). Logo, se V1/V2 = 4/3 então V2/V1 = 3/4.
Exercício 03 - Dioptro é um sistema formado por dois meios homogêneos e transparentes. Considere então a superfície de separação entre a água e o ar. Aplique a Lei de Snell. O índice de refração do ar é aproximadamente 1,0 e o ângulo de refração é de 90°. Nesta condição o ângulo de incidência é chamado "ângulo limite" e a luz não passa para o ar.
Exercício 04 - A equação dos pontos conjugados que usamos para os espelhos esféricos podem ser aplicadas às lentes convergentes. Faça isto para todos os itens. Lembre-se: Quando p' é positivo a imagem é real. Se ele é negativo a imagem é virtual. Se i/o é positivo então objeto e imagem têm a mesma orientação. Se i/o é negativo as orientações são opostas.
Exercício 05 - Para as lentes divergentes também pode ser usada a equação dos pontos conjugados aplicada para os espelhos esféricos. Lembre-se que para a lente divergente a imagem é virtual.
Exercício 06 - O índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. Logo, quando maior o índice de refração menor é a velocidade da luz naquele maio. Como os meios nesta questão são considerados homogêneos a velocidade da luz é constante enquanto passa por eles. Repare que a luz sai do ar e volta para o ar. Logo, o início e o final do gráfico devem estar na mesma altura.
Exercício 07 - A densidade do ar atmosférico e sua temperatura variam à medida que a altitude aumenta. Isto provoca a mudança do índice de refração do ar.
Exercício 08 - Mais uma vez aplique a equação dos pontos conjugados e depois a equação da ampliação.
Exercício 09 - Quando o raio luminoso é refratado de um meio de índice de refração maior (água) para outro de índice de refração menor (ar) ele se afasta da reta normal à superfície no ponto de refração. Faça o desenho do raio na apostila. O mergulhador vê o pássaro III na posição II. Por outro lado ele vê o peixe na sua posição real pois o raio não mudou de meio de propagação.
Exercício 10 - Basta estudar os diversos tipos de imagens produzidas por um objeto que é colocado além do centro de curvatura, entre o centro e o foco, sobre o foco e sobre o centro e, finalmente, entre o foco e o vértice. Veja a apostila na página 42.
Exercício 11 - Veja o comentário do exercício anterior.
Exercício 12 - O slide é colocado próximo ao foco da lente convergente do aparelho. A imagem de um objeto nesta posição é invertida. Como se quer a projeção da imagem na posição direita inverte-se o objeto.
Exercício 13 - No infinito a imagem está sobre o foco. A medida que se aproxima a imagem caminha para longe do foco. Ela está sobre o centro de curvatura quando o ponto está sobre o centro de curvatura do lado oposto. Daí a imagem vai para o infinito à medida que o ponto se aproxima do foco.
Exercício 14 - A imagem de uma lente esférica é virtual. Use a equação dos pontos conjugados para calcular p'. Lembre-se que da distância focal é negativa para a lente divergente. A seguir use a equação da ampliação.
Exercício 15 - Aplique a Lei de Snell. Como os raios não são refratados para fora da água (reflexão interna total) o seno do ângulo de refração vale 1.
Exercício 16 - Aplique a Lei de Snell para um raio refratando no centro da face supeior. O ângulo de incidência máximo para existir refração é calculado com uma ângulo de refração de 90° ( reflexão interna total). Você encontrará o valor 3/5. Use da definição de seno no triângulo retângulo e calcule a hipotenusa. Você encontrará 50 cm. Calcule o cosseno do ângulo usando a equação sen²a + cos²a = 1. Encontrará 4/5. Use a definição de cosseno e calcule o cateto adjacente. Esta é a altura mínima.
Exercício 17 - Aplique a Lei de Snell na primeira face. Retire os valores dos senos nos triângulos retângulos FoIF e IPPo. Veja a dica do gabarito.
Exercício 18 - Veja o gabarito da apostila. Observe que um raio que incide perpendicularmente à superfície não muda a direção e que o ângulo de refração para o raio não refratar para o outro meio deve ser de 90°.
Exercício 19 - Note que o raio luminoso incide perpendicularmente sobre a segunda face do prisma, logo ele não muda a direção. Aplique a Lei de Snell para quando o raio é refratado para dentro do prisma.
Exercício 20 - Observe o desenho do prisma na página 41 da apostila. Note de o trângulo abd é isósceles. Logo os ângulos da base medem 75°cada um. A resposta do item A, o ângulo de refração da primeira face (observe no desenho o ângulo alfa) é o complemento, isto é, 15°. O ângulo de incidência (item B) é o complemento do ângulo teta e este vale o dobro de alfa. Como alfa vale 15° então teta vale 60°.
Exercício 21 - Para iniciar a combustão da folha de papel é necessário concentrar os raios luminosos, e a energia por eles transportada, num ponto. Isto somente pode ser feito por uma lente convergente.
Exercício 22 - Você deve usar a equação dos pontos conjugados para responder o item A. Para o item B faça a troca das distâncias mas mantenha o valor da distância focal calculada no item A. Use a equação da ampliação para encontrar o valor do novo tamanho da imagem.
Exercício 23 - Use a equação da ampliação para calcular p e depois a equação dos pontos conjugados para calcular a distância focal.
Atenção: Corrija, no texto do exercício a ampliação para 25 vezes.