ENEM 2023 — Questão 115: Ciências da Natureza
Resposta: alternativa A
Violeta.
Para entender a questão, é fundamental conhecer o conceito de comprimento de onda e como ele se relaciona com a difração da luz.
Informações digitais — dados — são gravadas em discos ópticos, como CD e DVD, na forma de cavidades microscópicas. A gravação e a leitura óptica dessas informações são realizadas por um laser (fonte de luz monocromática). Quanto menores as dimensões dessas cavidades, mais dados são armazenados na mesma área do disco. O fator limitante para a leitura de dados é o espalhamento da luz pelo efeito de difração, fenômeno que ocorre quando a luz atravessa um obstáculo com dimensões da ordem de seu comprimento de onda. Essa limitação motivou o desenvolvimento de lasers com emissão em menores comprimentos de onda, possibilitando armazenar e ler dados em cavidades cada vez menores. Em qual região espectral se situa o comprimento de onda do laser que otimiza o armazenamento e a leitura de dados em discos de uma mesma área?
Resolução comentada da questão 115 do ENEM 2023
Resolução
Para entender a questão, é fundamental conhecer o conceito de comprimento de onda e como ele se relaciona com a difração da luz. O fenômeno da difração ocorre quando a luz passa por uma abertura ou contorna um obstáculo que possui dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda. Em sistemas de armazenamento óptico, como CDs e DVDs, a capacidade de armazenar dados aumenta à medida que as cavidades que representam esses dados se tornam menores. No entanto, essa miniaturização é limitada pela difração da luz, que se torna mais pronunciada em comprimentos de onda maiores.
Os lasers utilizados para leitura e gravação em discos ópticos devem ter comprimentos de onda menores para otimizar a capacidade de armazenamento. O comprimento de onda do laser que se destaca nessa questão é o que se encontra na região do espectro violeta, que é menor que os comprimentos de onda das outras cores mencionadas nas alternativas. Assim, um laser violeta, que tem um comprimento de onda em torno de 405 nm, permite a leitura de cavidades menores, aumentando a densidade de dados armazenados.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) Esta é a alternativa correta — ver acima.
(B) O comprimento de onda do laser azul é maior que o do violeta, variando entre 450 nm e 495 nm. Embora o azul também seja uma opção viável para armazenamento óptico, ele não é tão eficiente quanto o violeta, pois não permite a leitura de cavidades tão pequenas.
(C) O laser verde possui um comprimento de onda que varia entre 495 nm e 570 nm. Assim como o azul, o verde é menos eficiente que o violeta para a leitura de dados em cavidades microscópicas, pois seu comprimento de onda maior limita a densidade de armazenamento.
(D) O comprimento de onda do laser vermelho é ainda maior, variando de 620 nm a 750 nm. Isso significa que ele é menos adequado para a leitura de dados em cavidades pequenas, resultando em uma capacidade de armazenamento inferior em comparação ao laser violeta.
(E) O infravermelho tem comprimentos de onda que começam em 750 nm e se estendem para comprimentos muito maiores. Essa faixa é ineficaz para a leitura de dados em discos ópticos, pois a difração é ainda mais pronunciada, tornando impossível a leitura de cavidades microscópicas.
Conceito-chave para revisar
A questão aborda o conceito de comprimento de onda e sua relação com a difração da luz em sistemas ópticos. Para aprofundar-se, é recomendável estudar a física da luz, especialmente os fenômenos de difração e interferência, além das aplicações práticas em tecnologias de armazenamento de dados, como CDs, DVDs e Blu-rays.
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