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

Questão 1

Em camarins de teatro, espelhos planos são posicionados em ângulos específicos para que os artistas possam ver o próprio rosto de diferentes ângulos antes de entrarem em cena. Essa rotina faz parte da produção cultural de companhias teatrais, que cuidam da caracterização visual de cada personagem com atenção aos detalhes de maquiagem e figurino. Em uma companhia de teatro comunitário, um ator parado a 80 cm de um espelho plano verifica sua caracterização momentos antes da apresentação. Uma assistente de produção observa que a imagem formada pelo espelho é nítida, parece estar atrás do vidro e mantém a mesma orientação vertical do rosto do ator, sem qualquer distorção perceptível. Ela então explica ao aprendiz de cenografia que essas características não são acidentais, mas decorrem diretamente das leis da óptica geométrica que regem a reflexão em superfícies planas. Com base nas propriedades das imagens formadas por espelhos planos, qual das afirmações a seguir descreve corretamente a imagem observada pela assistente?

Gabarito: C. As três características da imagem em espelho plano: (1) virtual — formada por prolongamentos dos raios refletidos; (2) direita — mesma orientação vertical do objeto; (3) simétrica — distância ao espelho igual à do objeto. A troca de direita e esquerda é lateral, não vertical.

Questão 2

Em uma experiência clássica de sala de aula, realizada em uma escola de educação básica, um lápis é colocado obliquamente dentro de um copo com água. Observando de lado, os alunos notam que o lápis parece estar 'quebrado' na interface entre o ar e a água: a parte submersa parece estar deslocada em relação à parte emergida. O professor explica que esse efeito ocorre porque a luz muda de velocidade ao passar de um meio para outro, e que a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio é o índice de refração n do meio. Nos meios envolvidos, n_ar ≈ 1,0 e n_água ≈ 1,33. Qual das afirmações a seguir explica corretamente o fenômeno e a relação entre os índices?

Gabarito: B. A refração ocorre quando a luz passa entre meios com índices de refração diferentes. Maior n implica menor velocidade (n = c/v). Ao entrar em um meio mais refringente (n maior), o raio se aproxima da normal; ao sair para um meio menos refringente, se afasta. Esse princípio, descrito pela lei de Snell, explica ilusões ópticas como o lápis 'quebrado' e as miragens.

Questão 3

Os faróis modernos de automóveis, fruto do avanço da tecnologia automotiva, usam uma lâmpada de LED posicionada no foco de um espelho côncavo. Esse arranjo é projetado para que os raios de luz emitidos pela lâmpada sejam refletidos pelo espelho e sigam paralelamente uns aos outros, formando um feixe concentrado que ilumina a estrada à frente. Um técnico em manutenção automotiva explica a um aprendiz por que a lâmpada deve estar exatamente no ponto focal do espelho. Qual das opções a seguir descreve corretamente o que acontece com os raios refletidos quando o objeto está no foco de um espelho côncavo?

Gabarito: C. Espelhos côncavos têm a propriedade de converter feixes divergentes de uma fonte puntiforme no foco em feixes paralelos após a reflexão — e vice-versa. Essa propriedade é usada em faróis, lanternas, antenas parabólicas e telescópios refletores para concentrar ou colimar radiação.