Espelhos Esféricos

Olá pessoal! O Direto ao ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo de Física rápido da matéria. Vamos lá!

1. CLASSIFICAÇÃO

Espelhos esféricos são calotas esféricas onde uma das superfícies é refletora. A parte interna funciona como um espelho côncavo e a parte externa funciona como um espelho convexo.

Diagrama de uma calota esférica mostrando a superfície interna como espelho côncavo e a superfície externa como espelho convexo.

Os espelhos côncavos podem produzir imagens reais e virtuais e os espelhos convexos somente produzem imagens virtuais.

2. OS ELEMENTOS DE UM ESPELHO ESFÉRICO

Na figura abaixo, é apresentado um espelho esférico côncavo e seus respectivos elementos.

Fórmula: R = 2f. Diagrama de um espelho côncavo com eixo principal, vértice V, foco F, centro de curvatura C, raio de curvatura R e distância focal f.

· C (centro de curvatura) – centro da esfera que contém a superfície do espelho.

· F (foco) – ponto médio entre o centro de curvatura e o vértice do espelho.

· V (vértice) – centro da calota esférica, ou seja, o centro da superfície do espelho.

· R (raio de curvatura) – raio da esfera que contém a superfície do espelho.

A distância focal é a metade do raio de curvatura.

· f (distância focal) – distância do foco ao espelho.

· Eixo principal – segmento de reta que passa pelo centro de curvatura e pelo vértice do espelho.

3. Raios particulares

· Raio que incide paralelamente ao eixo principal do espelho reflete, e passa pelo foco.

Raios de luz em um espelho côncavo: um raio paralelo ao eixo principal reflete passando pelo foco F, e outro raio passa pelo foco e reflete paralelo ao eixo.

Raio de luz incidindo paralelamente ao eixo principal de um espelho convexo e refletindo-se passando pelo foco F.

· Raio que incide pelo foco é refletido pelo espelho e emerge paralelo ao eixo principal.

Diagrama de raios em um espelho côncavo mostrando um raio incidindo pelo foco F e refletindo paralelamente ao eixo principal que contém os pontos C e F.

Diagrama de raios em um espelho convexo mostrando um raio paralelo ao eixo principal incidindo e refletindo-se para fora, passando pelo foco F.

· Raio que incide pelo centro de curvatura reflete no espelho e retorna pelo centro de curvatura.

Diagrama de raios luminosos em um espelho côncavo: um raio incide passando pelo foco F e reflete paralelamente ao eixo principal, passando pelo centro C.

Diagrama de raio de luz incidindo em um espelho convexo, refletindo-se para fora do eixo principal, com os pontos F e C localizados à frente do espelho.

· Raio que incide no vértice do espelho reflete formando o mesmo ângulo em relação ao eixo principal.

Diagrama de um espelho côncavo com eixo principal, centro de curvatura C, foco F e dois raios de luz: um passando por C que retorna e outro incidindo no vértice.

Raio de luz incidindo no vértice de um espelho convexo, refletindo-se em relação ao eixo principal, com os pontos F e C indicados sobre a linha horizontal.

O ângulo entre o raio de luz e o eixo principal do espelho e o ângulo entre o raio de luz é refletido e o eixo principal do espelho são iguais, após refletirem no vértice do espelho.

4. FORMAÇÃO DE IMAGENS NOS ESPELHOS ESFÉRICOS

As imagens nos espelhos esféricos são formadas por pelo menos, dois raios que se cruzam. Para isso, utilizamos os raios particulares acima.

4.1 Espelhos côncavos

O espelho côncavo, ao contrário do espelho convexo (que só forma imagem virtual), é capaz de gerar imagens reais ou virtuais. A natureza da imagem depende da posição do objeto em relação ao espelho.

4.1.1 Objeto além do centro de curvatura

Diagrama de raios luminosos em um espelho côncavo com um objeto à esquerda, além do centro de curvatura C, formando uma imagem real, invertida e menor em F.

· Natureza da imagem: real, invertida e menor que o objeto.

4.1.2 Objeto sobre o centro de curvatura

Raios de luz convergindo para um ponto F em um espelho côncavo, formando uma imagem real a partir de um objeto vertical.

· Natureza da imagem: real, invertida e do mesmo tamanho que o objeto.

4.1.3 Objeto entre o centro de curvatura e o foco do espelho.

Diagrama de raios luminosos em um espelho côncavo mostrando a formação de uma imagem real através do cruzamento dos raios no ponto F.

· Natureza da imagem: real, invertida e maior que o objeto.

4.1.4. Objeto sobre o foco

Repare que os raios não se cruzam. Portanto, não há formação de nenhuma imagem, que é dita imprópria.

Diagrama de raios luminosos em um espelho côncavo com um objeto posicionado entre o foco F e o centro de curvatura C, gerando uma imagem real e invertida.

4.1.5 Objeto entre o foco e espelho

Diagrama de raios de luz em um espelho côncavo com objeto entre o foco e o vértice, gerando uma imagem virtual, direita e maior atrás do espelho.

· Natureza da imagem: virtual, direita e maior que o objeto.

4.2. Espelhos convexos

Diagrama de raios de luz de um objeto entre o foco e o espelho, mostrando a formação de uma imagem virtual, direita e maior através do cruzamento dos prolongamentos.

O prolongamento dos raios de luz se cruza atrás do espelho e forma uma imagem virtual, direita e maior do que o objeto.

Pratique: Exercícios de Espelhos esféricos, com resolução comentada.