Questão 110 do ENEM 2024 — Física
Mirascópio 3D: produtor de ilusão instantânea
O equipamento ilustrado na figura, de dimensões apresentadas no esquema, é composto por dois espelhos côncavos E1 e E2, apoiados um sobre o outro por suas bordas, de tal forma que o vértice de E1 coincide com o foco de E2 e vice-versa. Na abertura circular de E2, é formada uma imagem tridimensional de um objeto posicionado sobre o vértice de E1. Essa imagem é formada a partir dos raios procedentes do objeto, refletidos por E2 e E1, respectivamente, conforme o esquema. Os observadores julgam visualizar o objeto quando estão, de fato, visualizando sua imagem. O efeito só é possível porque as superfícies de ambos os espelhos são de extrema qualidade.
A natureza da imagem formada e a distância vertical entre cada ponto objeto e seu correspondente ponto imagem são
Resolução comentada
A questão cobra óptica geométrica com espelhos esféricos: natureza da imagem (real ou virtual) e a posição dela. O esquema mostra dois espelhos côncavos E1 (embaixo) e E2 (em cima), com o objeto no vértice de E1. O vértice de E1 coincide com o foco de E2, e vice-versa. As cotas indicam 3,8 cm de cada espelho até a linha das bordas e 23 cm de largura total.
Como o objeto está no foco de E2, os raios que saem dele e incidem em E2 são refletidos paralelos ao eixo (setas verticais descendo na figura). Esses raios paralelos chegam a E1 e, pela propriedade dos espelhos côncavos, são refletidos passando pelo foco de E1. Na figura, esse ponto é o vértice de E2, na abertura circular do espelho superior. Os raios de fato se cruzam nesse ponto, e é por isso que a imagem é real (formada pelo encontro dos próprios raios, e não de seus prolongamentos).
A distância vertical entre objeto e imagem é a distância entre os dois vértices, ou seja, a profundidade de E1 mais a de E2: 3,8 cm + 3,8 cm = 7,6 cm. A alternativa correta é a que indica imagem real a 7,6 cm.
O distrator "real e 3,8 cm" usa só a altura de um dos espelhos. O "real e 5 cm" confunde a distância com o diâmetro da abertura, que é de 5 cm. As que dizem "virtual" erram a natureza: os raios realmente convergem no ponto da abertura, e por isso a imagem poderia até ser projetada em um anteparo.