P1 de Física 4 da UFRJ - 2018.2

De acordo com o princípio de Fermat, a luz ao se propagar através de meios com diferentes índices de refração:

1. Seguirá o percurso que representa o MENOR tempo dentre todas as trajetórias imagináveis.
2. Seguirá sempre um caminho retilíneo.
3. Seguirá o percurso que representa o MAIOR caminho óptico dentre todas as trajetórias imagináveis.
4. Seguirá o percurso com o MENOR distância dentre todas as trajetórias imagináveis.
5. Seguirá um caminho que não depende dos índices de refração dos diferentes meios.

Uma onda eletromagnética circularmente polarizada e monocromática possui o vetor de Poynting dado por . A intensidade, a direção e o sentido de propagação dessa onda valem, respectivamente:

1. e .
2. e .
3. e .
4. e .
5. e .

Considere uma onda eletromagnética plana e monocromática polarizada linearmente na direção que se propaga ao longo do eixo positivo de um sistema de coordenadas. O campo elétrico dessa onda pode ser escrito como:

Considere as sentenças a seguir e marque a opção CORRETA. As equações de Maxwell para o eletromagnetismo mostram que a óptica, estudo sobre a luz, é um ramo do eletromagnetismo. Um feixe de luz branco é formado apenas pela superposição de duas ondas de comprimentos de onda de (laranja) e (violeta). Feixes de cor violeta possuem frequências de oscilação MENORES que feixes de cor vermelha.

1. Apenas é verdadeira.
2. Apenas é verdadeira.
3. Apenas é verdadeira.
4. Apenas são verdadeiras.
5. Apenas e são verdadeiras.
6. Apenas e são verdadeiras.
7. Todas são verdadeiras.
8. Nenhuma é verdadeira.

Em um experimento de dupla fenda de Young, duas fendas paralelas com de distância uma da outra são iluminadas coerentemente com luz verde () e com luz violeta (). Determine a menor distância, em relação ao máximo central na tela, para que a interferência construtiva ocorra para ambas as cores simultaneamente. Considere que a tela de observação está a do plano das fendas.

1. .
2. .
3. .
4. .
5. .

Suponha que um raio de luz solar incida na superfície da água no ângulo de Brewster. Uma pessoa com óculos escuros dotado de filtro polarizador não vê os raios refletidos pela água. Pode-se afirmar que o eixo do polarizador dos óculos forma um ângulo de quantos graus com o plano de incidência?

2. .
5. A direção do eixo do polarizador é irrelevante nesta situação.

Um raio de luz monocromático parte do fundo de um tanque cheio de água, de índice de refração , e incide sobre a interface plana entre a água e o ar (). O ângulo entre do raio incidente com a normal é de . Determine o ângulo do raio refratado:

5. O raio incidente sofre reflexão interna total.

Um raio de luz monocromático com comprimento de onda , no ar, incide quase-perpendicularmente em um filme fino de água de espessura , sobre um bloco de vidro de espessura , como mostra a figura fora de escala abaixo. Sabendo que os índices de refração de cada meio valem, respectivamente, , e , determine um valor de para que a interferência em seja construtiva.

Considere as sentenças a seguir sobre o padrão de interferência produzido por duas fendas (ver figura), onde incidimos luz coerente com comprimento de onda e marque a opção CORRETA. O padrão observado seria o mesmo com luz branca. As franjas claras seriam mais afastadas se utilizássemos luz com comprimento de onda de . As franjas claras seriam mais próximas se a distância entre as fendas fosse menor.

1. Nenhuma é verdadeira.
2. Apenas é verdadeira.
3. Apenas é verdadeira.
4. Apenas é verdadeira.
5. Apenas e são verdadeiras.
6. Apenas e são verdadeiras.
7. Apenas e são verdadeiras.
8. Todas são verdadeiras.

Uma onda eletromagnética de intensidade e vetor de onda  incide em um superfície circular de raio situada no plano e é completamente refletida. Qual a força média exercida por esta onda na superfície?

1. .
2. .
3. .
4. .
5. .

Dois polarizadores ideais e são paralelos e colocados em série em uma configuração tal que a luz transmitida pelos dois polarizadores é nula. Se inserimos outro polarizador paralelo aos outros dois e com o eixo formando um ângulo de com o eixo de polarização de , podemos afirmar que a intensidade da luz transmitida pelos três polarizadores será:

1. Nula
2. Igual à intensidade incidente no polarizador .
3. da intensidade incidente no polarizador .
4. da intensidade incidente no polarizador .
5. da intensidade incidente no polarizador .

Um raio de luz monocromático parte do ar () e incide em uma face horizontal de um prisma triangular, conforme a figura com . O prisma possui o índice de refração igual a . Determine o valor do ângulo de incidência do raio da figura para que a reflexão na face inclinada do prisma seja com o ângulo crítico.

1. .
2. .

Um feixe de luz de frequência passa por um anteparo opaco com uma única fenda de largura de . A figura de difração é observada sobre uma tela a uma distância de do anteparo. Considere que o índice de refração do ar vale e, para pequenos ângulos, vale a aproximação .

1. Determine a abertura angular da franja brilhante central, delimitada pelos dois mínimos existentes de cada lado dessa franja.
2. Na tela, a que distância o mínimo de ordem está do máximo central de intensidade?
3. Considere que o experimento é submerso em um aquário cheio de água . Determine, na tela, a distância entre o mínimo de ordem e o máximo central.