Questões de Física - Óptica Geométrica para Concurso

Uma fonte luminosa monocromática emite uma luz com comprimento de onda igual a 600 nm. Uma fenda com uma largura de 0,750 mm é montada distante desta fonte luminosa, e o padrão de difração resultante é observado em um anteparo colocado a uma distância de 4,5 m da fenda. Nesta situação, e considerando que a distância fenda anteparo é muito maior do que a distância entre os máximos e mínimos de intensidades adjacentes, qual é a distância entre a primeira franja escura e a franja brilhante central?

Um raio de luz monocromática atravessa três meios homogêneos e transparentes x, y e z, de índices de refração respectivamente iguais a n_x, n_y e n_z, tal que n_x < n_y < n_z. O raio de luz incide na superfície que separa os meios x e y formando um ângulo θ com a reta normal a essa superfície e emerge na superfície que separa os meios y e z formando um ângulo δ com a reta normal a essa superfície, como mostra a figura.

Sabendo que as superfícies que separam os meios x e y e os meios y e z são planas e paralelas, para um dado ângulo de incidência θ, o ângulo δ com que o raio emerge depende

A óptica de elétrons é uma área essencial na construção e no funcionamento de equipamentos de microscopia e aceleradores de partículas. Nesses sistemas, a fonte de elétrons é muitas vezes baseada na emissão termiônica, onde um eletrodo (filamento) é aquecido a altas temperaturas e os elétrons são ejetados e acelerados por um potencial elétrico E₀ . Fontes termiônicas apresentam perda de coerência temporal devido à dispersão em energia (ΔE) do feixe de elétrons emitido. Essa dispersão em energia indica quão monocromática é a radiação emitida, e apresenta efeitos na resolução de sistemas ópticos devido à chamada ‘aberração cromática’, ilustrada na figura 18. 




Disponível em: https://www.jeol.com/words/semterms/20121024.011200.php. Acesso em: 15 ago. 2023. (Adaptado).

Essa dispersão no plano focal é denominado "círculo de mínima confusão", cujo diâmetro é dado pela equação: 


onde d é o diâmetro do “círculo de mínima confusão”; C_c é o coeficiente de aberração cromática da lente; ΔE é a dispersão em energia do feixe de elétrons; E₀ é a energia do feixe; e α é o semi-ângulo de convergência na lente. Sobre esses conceitos, assinale (V) para Verdadeiro ou (F) para falso nas afirmações a seguir:

( ) Aumentar a distância focal pode reduzir o efeito da aberração cromática.
( ) Reduzir a energia do feixe de elétrons reduz o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar a energia do feixe aumenta a profundidade de foco do sistema óptico.
( ) Aumentar a temperatura da fonte emissora leva a um aumento na dispersão em energia do feixe, intensificando o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar o tamanho da abertura na lente leva a uma redução no efeito da aberração cromática.

A sequência correta é: 

Em um arranjo óptico, como mostrado na figura 13, duas ondas de comprimento de onda de 500 nm percorrem uma distância de x = 0 até x = 100 cm. Uma onda se propaga somente no ar; a outra, em um certo momento, atravessa uma cubeta de vidro contendo um líquido. Em x = 0 e t = 0, a onda tem amplitude máxima. Os índices de refração da cubeta e do líquido são, respectivamente, 1,5 e 1,2. A espessura d das paredes da cubeta é igual a 0,5 cm; e a largura interna da cubeta é de 10cm. Considere o índice de refração do ar igual ao do vácuo e também o número de onda k_v.





HECHT, Eugene. Optics. 4^th Ed.: Addison-Wesley Publishing, 2002, p. 321. (Adaptado).

Assinale V (verdadeira) ou F (falsa) para as afirmações abaixo:

( ) As equações de onda podem ser inicialmente escritas como: y (x,t) = y_o sen ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 1,57).
( ) As equações de onda podem ser inicialmente escritas como: y (x,t) = y_o cos ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 1,57).
( ) A diferença de caminho óptico, após a onda atravessar a cubeta, é de 0,025 k_o .
( ) Depois de passar pela cuba, as ondas devem ser escritas como: Y (x,t) = y_o sen ((0,0125nm^-1)x – 6 s^-1 t + 0,025).

A sequência correta é: