Espelho plano
Um espelho plano é uma placa de vidro cuja superfície posterior recebeu uma fina película de prata. Quando a luz incide em uma superfície deste tipo, ela é refletida regularmente. Essa regularidade da reflexão é que permite a formação de imagens. Como isso não acontece nos corpos cujas superfícies são rugosas, estes não produzem imagens.
As superfícies rugosas, quando iluminadas nos revelam somente sua própria forma, textura e cor.
Quando vamos dirigir um carro, precisamos ajustar a posição dos espelhos retrovisores para enxergar o que está atrás dele. Qualquer alteração na posição do espelho ou da cabeça do motorista pode impedir esta visualização, porque os feixes de luz que incidem no espelho plano são refletidos em direções determinadas. Ou seja, os feixes de luz emitidos por um carro que está atrás só serão vistos pelo motorista se refletirem no espelho e incidirem sobre seus olhos.
Em um espelho plano comum, vemos nossa imagem com a mesma forma e tamanho, mas parece que encontra-se atrás do espelho, invertida (esquerda na direita e vice-versa), à mesma distancia que nos encontramos dele.
Os raios que partem de um objeto, diante de um espelho plano, refletem-se no espelho e atingem nossos olhos. Assim, recebemos raios luminosos que descreveram uma trajetória angular e temos a impressão de que são provenientes de um objeto atrás do espelho, em linha reta, isto é, mentalmente prolongamos os raios refletidos, em sentido oposto, para trás do espelho.
A Imagem gerada por um espelho plano (I) é sempre virtual (formada atrás do espelho), direita (mesma posição do objeto original) e igual (mesmo tamanho do objeto original). A imagem gerada por um espelho plano (EP) está situada a uma distância (p) do espelho igual à distância (p’) que o objeto (O) se encontra do espelho.
A única modificação que um espelho plano causa em uma imagem é a inversão do sentido esquerda – direita da mesma, originado imagens de letras ao contrário, por exemplo.
Espelho Esférico
Para se obter imagens nítidas em espelhos esféricos, Gauss observou que os raios de luz deveriam incidir paralelos ou pouco inclinados em relação ao eixo principal e próximos dele. Assim, para se ter nitidez na imagem, o ângulo de abertura do espelho tem que ser inferior a 10 graus. Se essas condições forem obedecidas, esses espelhos são chamados de espelhos esféricos de Gauss.
Espelhos esféricos são superfícies refletoras que têm a forma de calota esférica. São côncavos se a superfície refletora for a parte interna, ou convexos, se a superfície refletora for a parte externa.
Os espelhos esféricos são superfícies polidas que possuem uma curvatura originada de uma casca esférica.
Espelhos côncavos e convexos
Os espelhos esféricos podem ser: côncavos ou convexos. O Espelho côncavo é aquele cuja superfície espelhada (polida) é a superfície interna da casca esférica, como é o caso dos espelhos de estojos de maquiagem. O Espelho convexo é aquele cuja superfície espelhada (polida) é a superfície externa da casca esférica, como é o caso dos utilizados em alguns tipos de espelhos retrovisores e espelhos utilizados em supermercados e farmácias.
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Um objeto próximo de um espelho côncavo (curvatura para dentro) produzirá uma imagem na posição correta e ampliada. Um objeto distante produzirá imagem de cabeça para baixo e reduzida. A imagem de um objeto num espelho convexo (curvatura para fora), como nos espelhos retrovisores como dos carros, estará na posição correta, mas será reduzida.
Elementos de um espelho esférico
Os principais elementos de um espelho esférico estão representados na figura a seguir:
O Raio de curvatura ( R ) de um espelho esférico é a medida do raio da casca esférica original do espelho, ou seja, representa a distância do centro de curvatura até o vértice do espelho.
O Centro de curvatura ( C ) coincide com o centro da casca esférica que originou o espelho.
O Foco ( F ) é o ponto médio do segmento que une o centro de curvatura e o vértice e é por onde são refletidos a maior parte dos raios.
A Distância focal ( f ) é a medida da distância entre o foco e o vértice. Como o foco está situado no ponto médio do eixo centro – vértice, pode-se afirmar que a sua medida é a metade da medida do raio de curvatura.
O Vértice ( V ) é o ponto tangencial à circunferência do espelho que marca a interseção entre o espelho e o eixo do mesmo.
O Eixo do espelho ( e ) é a linha de centro que une o foco, o centro de curvatura e o vértice do espelho.
Formação de imagens
Ao contrário dos espelhos planos, os espelhos esféricos formam imagens de tamanhos diferentes do tamanho do objeto. Enquanto o espelho convexo forma imagens sempre menores que o objeto, o espelho côncavo forma imagens de diferente tamanhos, dependendo da posição em que o objeto é colocada sobre o seu eixo.
Seja um objeto de altura o, colocado a uma distância p do vértice de um espelho. O espelho formará uma imagem de altura i situada a uma distância p’ do vértice do espelho.
A posição da imagem não é aleatória, ela é influenciada pela distância focal do espelho (f) e pela posição do objeto. Podendo ser determinada através da relação:
É importante ressaltar que o valor de f e p’ pode ser positivo ou negativo, se a imagem ou o foco forem reais ou virtuais, respectivamente.
A altura da imagem e o seu Aumento linear ( A ), ou seja, o número de vezes que ela foi ampliada podem ser determinados pela razão entre o tamanho da imagem e o tamanho do objeto original, ou pela razão entre as distâncias da imagem e do objeto ao espelho.
Existem alguns raios de luz especiais, que ao incidirem em certos pontos do espelho se reflete de uma forma muito peculiar, o que lhes confere o nome de raios notáveis. Todo raio que incide paralelamente ao eixo do espelho, se reflete passando pelo foco do mesmo. E como a luz possui reversibilidade, todo raio que incide passando pelo foi do espelho é refletido paralelo ao eixo.
Outro raio notável é o raio que passa pelo centro do espelho, que é refletido sobre si mesmo.
As imagens formadas pelos Espelhos convexos são sempre: virtuais (formadas atrás do espelho), direitas ou diretas (mesma posição do objeto original) e menores (tamanho reduzido em relação ao objeto).
As imagens formadas pelos Espelhos côncavos podem existir de cinco formas diferentes, dependendo da posição que o objeto é colocada em relação ao centro, foco e vértice do espelho.
– Primeiro Caso: O objeto está além do centro de curvatura: A imagem formada é real (formada fora do espelho), invertida ( posição inversa em relação à original )e menor.
– Segundo caso: o objeto está sobre o centro de curvatura: a imagem formada é real, invertida e igual (mesmo tamanho).
– Terceiro caso: O objeto está entre o centro de curvatura e o foco: a imagem formada é real, invertida e maior.
– Quarto caso: O objeto está sobre o foco: não há imagem (raios refletem paralelos).
– Quinto caso: o objeto está entre o foco e o vértice: a imagem é virtual, direita e maior.
Por: Eloi Batista
Veja também:
- Espelhos Planos – Exercícios
- Associação e rotação de espelhos planos – Exercícios
- Aplicações da óptica na vida cotidiana
- Lentes
