Exemplos de perguntas sobre ondas de luz

11 exemplos de ondas de luz

1. Rede de difração

Preste atenção às seguintes afirmações:

(1) Substitua a grade por uma grade com um número maior de linhas por milímetro.

(2) Luz que cai do azul para o amarelo

(3) Alterar a luz emitida de vermelha para verde

(4) Mova a tela para mais perto da grade

O esforço para aumentar a largura da faixa brilhante no experimento de grade de difração inclui...

Discussão

Fórmula de interferência de dupla fenda (interferência construtiva):

A largura da fenda (d) é muito pequena em comparação com a distância entre a fenda e a tela (L), de modo que o ângulo é muito pequeno. O ângulo é tão pequeno que o valor de sen θ é próximo da tangente θ.

sen θ ≈ tan θ = y / L

Em formação:

y = largura da faixa brilhante, n = ordem, λ = comprimento de onda, L = distância entre a grade e a tela, d = largura da fenda.

d = 1 / (4000 linhas / cm) = 0,00025 cm

(1) Substitua a grade por uma grade com um número maior de linhas por milímetro.

Exemplo:

d = 1 / (1000 linhas / cm) = 0,001 cm

d = 1 / (2000 linhas / cm) = 0,0005 cm

d = 1 / (3000 linhas / cm) = 0,0003 cm

d = 1 / (4000 linhas / cm) = 0,00025 cm

Com base nesse cálculo, se o número de linhas por milímetro for maior, então a largura da fenda (d) será menor. De acordo com a fórmula acima, se a largura da fenda (d) for menor, então a largura da faixa brilhante (y) será maior.

Essa afirmação é verdadeira.

(2) Luz que cai do azul para o amarelo

A luz azul tem uma frequência maior que a luz amarela, e vice-versa.

A luz azul tem um comprimento de onda menor que a luz amarela.

Se a luz passar de azul para amarelo, o comprimento de onda aumenta.

Com base na fórmula acima, se o comprimento de onda for maior, a largura da faixa brilhante (y) será maior.

Essa afirmação é verdadeira.

(3) Alterar a luz emitida de vermelha para verde

A luz vermelha tem uma frequência menor que a luz verde, e vice-versa.

A luz vermelha tem um comprimento de onda maior do que a luz amarela.

Se a luz passar do vermelho para o verde, o comprimento de onda diminui.

Com base na fórmula acima, se o comprimento de onda for menor, a largura da faixa brilhante (y) será menor.

Essa afirmação está errada.

(4) Mova a tela para mais perto da grade

Aproximar a tela da grade significa reduzir L. Com base na fórmula acima, se a distância entre a grade e a tela (L) for menor, a largura da faixa brilhante (y) será menor.

Essa afirmação está errada.

2. Difração da luz

Em um experimento de difração de luz usando uma grade de 4.500 linhas/ ^cm , em uma tela colocada a uma distância L da grade, a distância da faixa brilhante de segunda ordem é de 1 mm. Se a grade utilizada for substituída por outra com 5.400 linhas/ ^cm , então a distância da faixa brilhante de segunda ordem medida a partir da faixa brilhante central será de...

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

C. 1,2 mm

D. 1,6 mm

E. 2,2 mm

Discussão

Sabe-se que:

d ₁ = 1 / (4500 linhas / cm) = 1/4500 cm

n ₁ = 2

y ₁ = 1 mm = 0,1 cm

d ₂ = 1 / (5400 linhas / cm) = 1/ 5400 cm

n ₂ = 2

Pergunta: y ₂

Resposta:

Fórmula de interferência de dupla fenda (interferência construtiva):

d sen θ = n λ

A largura da fenda é muito pequena em comparação com a distância entre a fenda e a tela, portanto o ângulo é muito pequeno. O ângulo é tão pequeno que o valor de sen θ é próximo de tangente θ.

sen θ ≈ tan θ = y / L

d sen θ = n λ

d (y / L) = n λ

dy = n λ L

Em formação :

d = largura da fenda, y = distância entre a luz central e a luz de ordem n, n = ordem, λ = comprimento de onda, L = distância entre a grade e a tela.

Experimento 1:

d ₁ y ₁ = n ₁ λ L

(1/4500)(0,1) = (2) λ L

0,1 / 4500 = (2) λ L

0,1 / (2)(4500) = λ L

0,1 / 9000 = λ L

Experimento 2:

d ₂ y ₂ = n ₂ λ L

(1/5400)(y ₂ ) = (2) λ L

y ₂ / 5400 = (2) λ L

y ₂ / (2)(5400) = λ L

y ₂ / 10.800 = λ L

O comprimento de onda da luz (λ) utilizada é o mesmo e a distância entre a grade e a tela (L) também é a mesma.

λ L = λ L

0,1 / 9000 = y ₂ / 10.800

(0,1)(10.800) = (y ₂ )(9000)

1080 = y ₂ (9000)

y ₂ = 1080 / 9000

y ₂ = 0,12 cm

y ₂ = 1,2 mm

A resposta correta é C.

Interferência de luz

3. Duas fendas estreitas, separadas por uma distância de 2 mm, são iluminadas perpendicularmente. Em uma tela a 1 metro das fendas, forma-se uma quarta linha brilhante, localizada a 1 mm da linha brilhante central. O comprimento de onda da luz utilizada é…

A. 24 x 10 ^-6 m

B. 8,0 x 10 ^-6 m

C. 3,7 x 10 ^-6 m

D. 2,0 x 10 ^-6 m

E. 0,5 x 10 ^-6 m

Discussão

Sabe-se que:

Distância entre fendas (d) = 2 mm = 2 x ^10⁻³ metros

Ordem (n) = 4

Distância entre a tela e o vão (l) = 1 metro

Distância da 4ª linha brilhante à linha brilhante central (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^metros = ^10⁻³ metros

Pergunta: Comprimento de onda da luz ( λ)

Resposta:

Fórmula de interferência de dupla fenda (interferência construtiva):

d sen θ = n λ

A distância entre as fendas é menor que a distância entre as fendas e a tela, de modo que o ângulo é muito pequeno. O ângulo é tão pequeno que o valor de sen θ é próximo de tangen θ.

Comprimento de onda da luz ( λ):

A resposta correta é E.

4. No experimento de Young, foram utilizadas duas fendas estreitas, separadas por 3 mm cada, e uma tela foi colocada a 1 m das fendas. Se a sexta fonte de luz for produzida a uma distância de 1 mm da fonte de luz central, então o comprimento de onda da luz utilizada é...

A. 0,5 x 10 ^-6 m

B. 2,0 x 10 ^-6 m

C. 3,7 x 10 ^-6 m

D. 8,0 x 10 ^-6 m

E. 24 x 10 ^-6 m

Discussão

Sabe-se que:

Distância entre fendas (d) = 3 mm = 3 x ^10⁻³ metros

Ordem (n) = 6

Distância entre a tela e o vão (l) = 1 metro

Distância da 6ª linha brilhante à linha brilhante central (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^metros = ^10⁻³ metros

Pergunta: Comprimento de onda da luz ( λ)

Resposta:

Comprimento de onda da luz ( λ):

A resposta correta é A.

Características das Ondas de Luz

5. Características das ondas:

(1) forma de onda longitudinal

(2) pode refratar

(3) pode interferir

(4) pode ser polarizado

(5) sua propagação requer um meio

A afirmação acima, que é uma característica das ondas de luz, é o número…

A. (1), (2) e (3)

B. (1), (2) e (4)

C. (1), (3) e (5)

D. (2), (3) e (4)

E. (2), (2) e (5)

Discussão

A resposta correta é D.

6. Questão nº 29 do Exame Nacional de Física do Ensino Médio/Mestrado de 2015/2016

Preste atenção à seguinte afirmação!

(1) Pode interferir

(2) Vivenciando a polarização

(3) Experimentando difração

(4) Rastejando sem um meio

(5) Pode ser refletido

A afirmação correta acima sobre as propriedades das ondas sonoras é...

A. (1), (2) e (3)

B. (1), (3) e (5)

C. (1), (4) e (5)

D. (2), (3) e (4)

E. (3), (4) e (5)

Discussão

(2) A polarização é experimentada por ondas transversais. As ondas sonoras são ondas longitudinais.

(4) Ondas que se propagam sem um meio são apenas ondas eletromagnéticas, ondas sonoras são ondas mecânicas que requerem um meio para se propagarem.

A resposta correta é B.

Rede de difração

7. Uma grade de difração possui 4.000 linhas por cm. Luz monocromática incide sobre a grade e produz uma linha brilhante de segunda ordem. Se o ângulo de desvio for de 30 ^° , então o comprimento de onda da luz é… (1 Å = 10⁻¹⁰ ^m )

A. 8.000 Å

B. 6.250 Å

C. 5.000 Å

D. 4.500 Å

E. 4.000 Å

Discussão

Sabe-se que:

Constante da rede (d) = 1 / (4000 linhas/cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ ^cm = 2,5 x ^10⁻⁶ metros

Ordem (n) = 2

sen 30 ^° = 0,5

1 Å = ^10⁻¹⁰ m

Pergunta: Comprimento de onda da luz (λ)

Resposta:

A resposta correta é B.

8. Um feixe de luz monocromática com comprimento de onda de 2,5.10 × 7⁻⁷ ^m incide sobre uma grade de difração com 10.000 riscos/cm. Qual é o ângulo da linha brilhante de segunda ordem?

A. 30 ^o

B. 37 ^o

C. 45 ^o

D. 53 ^o

E. 60 ^o

Discussão

Sabe-se que:

Constante da rede (d) = 1 / (10.000 linhas/cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ ^cm = 1 x ^10⁻⁶ metros

Ordem (n) = 2

Comprimento de onda da luz (λ) = 2,5 x ^10⁻⁷ metros

Pergunta: Ângulo (θ)

Resposta:

A resposta correta é A.

9. Interferência de dupla fenda

Um feixe de luz amarela incide sobre duas fendas, causando interferência visível na tela. A partir da seguinte afirmação:

(1) A faixa brilhante ficará mais larga se a luz amarela for substituída por luz azul.

(2) A faixa brilhante ficará mais larga se a distância entre as fendas for reduzida.

( 3) Quanto mais longe da luz central, menor a intensidade.

(4) quanto mais longe da luz central a intensidade permanece constante.

A afirmação correta é…

A. (1), (3) e (4)

B. (1) e (3) apenas

C. (1) e (4) apenas

D. (2) e (3) apenas

E. (2) e (4) apenas

Discussão

A distância entre as fendas é menor que a distância entre as fendas e a tela, de modo que o ângulo é muito pequeno. O ângulo é tão pequeno que o valor de sen θ é próximo de tangen θ.

Fórmula de interferência de dupla fenda (interferência construtiva)

Em formação :

d = distância entre as fendas, y = distância da n-ésima linha brilhante até a linha brilhante central, l = distância entre a tela e a fenda, n = ordem, λ = comprimento de onda p da luz.

(1) A faixa brilhante ficará mais larga se a luz amarela for substituída por luz azul.

Com base nessa fórmula, o número de linhas brilhantes (n) é inversamente proporcional ao comprimento de onda ( λ). Quanto menor o comprimento de onda, maior o número de linhas brilhantes (n). A luz amarela tem um comprimento de onda maior (frequência menor) do que a luz azul. Se a luz amarela for substituída por luz azul, o comprimento de onda será menor, portanto o número de linhas brilhantes (n) será maior.

Essa afirmação é verdadeira.

(2) A faixa brilhante ficará mais larga se a distância entre as fendas for reduzida.

Com base na fórmula acima, a distância entre as fendas (d) é diretamente proporcional ao número de linhas brilhantes (n). Se a distância entre as fendas for reduzida, o número de linhas brilhantes (n) diminuirá.

Essa afirmação está errada.

(3) Quanto mais longe da luz central, menor a intensidade.

A intensidade está relacionada ao nível de brilho. A intensidade é inversamente proporcional à distância; quanto maior a distância, menor a intensidade (mais fraca a luz).

Essa afirmação é verdadeira.

(4) Quanto mais longe da luz central, a intensidade permanece constante.

Essa afirmação está errada.

A resposta correta é B.

10. Um feixe de luz monocromática com comprimento de onda de 5.10⁻⁷ ^m é direcionado perpendicularmente à grade de difração. Se a distância entre a tela e a grade for de 2 m e uma luz de terceira ordem incidir na tela a uma distância de 150 cm da fonte de luz central, então a distância entre as fendas será de…

1. 4.10^-6 m
2. 3.10^-6 m
3. 2.10^-6 m
4. 3.10^-7 m
5. 2.10^-7 m

Discussão

Sabe-se que:
Comprimento de onda (λ) = 5 x 10^-7 metro
l = 2 metros
n = 3
y = 150 cm = 1,5 metros
Perguntado: constante de rede
Resposta:

sen θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 ^-2

Distância entre os espaços:
d sen θ = n λ
d (75.10^-2) = (3)(5.10^-7)
d (75.10^-2) = 15.10^-7
d = (15.10^-7) / (75.10^-2)
d = (15/75).10^-5
d = (1/5)(10^-5metros
d = (0,2)(10^-5metros
d = 2.10^-6 metro
A resposta correta é C.

11. Um feixe de luz monocromática com comprimento de onda de 500 nm (1 nano = 10⁻⁹ ⁾ incide perpendicularmente à grade . Se a quarta luz forma um ângulo de desvio de 30 ^° , o número de linhas por cm da grade é...

1. 3000
2. 2500
3. 1250
4. 1000
5. 250

Discussão
Sabe-se que:
Comprimento de onda (λ) = 500.10^-9 metros = 5.10^-7 metro
θ = 30^o
n = 4
Perguntado: número de linhas por cm da grade
Resposta:
Distância entre os espaços:
d sen θ = n λ
d (sen 30^o) = (4)(5.10^-7)
d (0,5) = 20.10^-7
d = (20.10^-7) / 0,5
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  metro

Número de linhas por cm da grade:
x = 1/4.10^-6  metro
x = 0,25.10⁶ linha / medidor
x = 0,25.10⁶ linha / 10² cm
x = 0,25.10⁴ linha / cm
x = 25.10² linha / cm
x = 2500 linhas/cm
A resposta correta é B.

Fonte da pergunta:

Perguntas da ONU sobre Física 2015/2016 SMA/MA