Óptica (Reflexão, Refração, Lentes e Olho Humano) no ENEM

Questão 1

Durante uma consulta oftalmológica, um paciente de 16 anos foi diagnosticado com miopia: ele enxerga bem de perto, mas com dificuldade para longe, pois a imagem dos objetos distantes se forma à frente da retina, em vez de sobre ela. O médico prescreveu óculos corretivos para desviar os raios luminosos antes de entrarem no olho, fazendo a imagem se formar exatamente na retina. Que tipo de lente é usada para corrigir a miopia e qual é o seu efeito sobre os raios de luz paralelos provenientes de objetos distantes?

Gabarito: A. Vícios de refração: miopia (imagem antes da retina, corrigida com lente côncava/divergente) e hipermetropia (imagem atrás da retina, corrigida com lente convexa/convergente). A presbiopia (vista cansada) é hipermetropia de origem etária. O grau dos óculos em dioptrias é o inverso da distância focal: lentes côncavas têm grau negativo; convexas, positivo.

Questão 2

A Agência Nacional de Telecomunicações — ANATEL — regulamenta a qualidade dos serviços de banda larga no Brasil, que dependem crescentemente de redes de fibra óptica. A fibra óptica é composta por um núcleo de vidro com índice de refração n = 1,5, pelo qual a luz guia o sinal de dados. Estudantes de engenharia de telecomunicações da Universidade de Brasília — UnB — estão realizando um experimento didático para calcular a velocidade de propagação da luz dentro do núcleo de vidro e entender por que o sinal demora mais tempo para percorrer uma fibra óptica do que percorreria no vácuo. Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é c = 3 × 10⁸ m/s, qual é a velocidade da luz dentro do vidro da fibra óptica?

Gabarito: B. O índice de refração n = c/v mede o quanto a luz desacelera ao entrar em um meio transparente. Água: n ≈ 1,33; vidro: n ≈ 1,5; diamante: n ≈ 2,4. Quanto maior o n, mais a luz é desacelerada e mais fortemente é defletida na interface (refração). Na fibra óptica, a diferença de índice entre núcleo e casca provoca reflexão interna total, confinando a luz ao núcleo e permitindo transmissão de dados a longas distâncias.

Questão 3

O Ministério da Educação — MEC — distribui projetores multimídia para escolas públicas por meio do programa de modernização pedagógica. Em um dos modelos homologados, a lente principal de projeção é convergente e tem distância focal f = 20 cm. Para projetar uma imagem nítida no quadro branco, o técnico de suporte posiciona o objeto (a tela interna do projetor) a p = 30 cm da lente. Uma professora pergunta ao técnico a que distância da lente será formada a imagem projetada no quadro. Usando a Equação de Gauss, qual é a posição da imagem (p') em relação à lente?

Gabarito: D. Com p' = 60 cm > 0 (imagem do mesmo lado da saída da luz, real), a imagem pode ser projetada em um anteparo. O aumento transversal é M = −p'/p = −60/30 = −2: imagem real, invertida e ampliada 2× — por isso projetores precisam que a imagem interna esteja invertida para que a projeção apareça correta no quadro. Câmeras fotográficas e lunetas seguem o mesmo princípio.