Para que servem os espelhos? (Luz)

A reflexão da luz A propagação retílinea da luz pode ser perturbada por obstáculos que obrigam os raios luminosos a desviarem-se, tal como acontece com as ondas sonoras.    No nosso dia-a-dia estamos habituados a ver reflexos. Quando observamos o reflexo de uma imagem na água, ou quando vemos a nossa imagem num espelho, tais imagens resultam do facto de a luz ter a capacidade de se refletir em determinadas superfícies. A Reflexão da luz ocorre quando a luz que incide numa superfície e é reenviada por essa superfície. Por exemplo, a luz da lanterna apresentada na imagem ao lado (figura 1) incide numa superfície que a reenvia - reflete.    A reflexão da luz pode  ser: Reflexão regular - Quando a luz é refletida numa superfície lisa e polida, ela reflete-se numa só direção. Por exemplo, quando vemos a nossa imagem num espelho. Reflexão irregular (Difusão da luz) - Quando a luz é refletida em direções diferentes, devido ao facto da superfície de reflexão ser rugosa. Quando por exemplo observamos uma imagem refletida na água, em que a superfície da água não está completamente lisa (figura 3). Figura 1  A reflexão da luz numa superfície lisa e polida

A reflexão da luz pode ser regular ou irregular (neste caso chama-se difusão da luz) Figura 2 Reflexão regular da luz (acontece em superfícies lisas e polidas) Figura 3 Difusão da luz (Acontece em superfícies rugosas)   Leis da reflexão    Sempre que um raio de luz incide numa superfície refletora, é possível prever em que direção será refletido, se conhecermos as Leis da Reflexão.

Antes de vermos quais são essas leis, vamos observar a figura 4. Considera um raio de luz que incide num espelho plano. O raio de luz chama-se raio incidente, e está representado na figura a verde. Para prever a direção do raio refletido, devemos: Traçar uma linha normal (perpendicular) ao espelho no ponto de incidência da luz (linha negra a tracejado, que podes observar ao lado). Medir com um transferidor o ângulo entre o raio incidente e essa linha normal (neste caso, obteve-se um ângulo de 45º).  O raio reflectido (representado a vermelho) estará do outro lado da linha normal e, em relação à normal, terá o mesmo ângulo que o raio incidente (Terá também 45º). Assim, podes traçar o raio refletido. AS LEIS DA REFLEXÃO 1.ª Lei - O raio incidente, o raio refletido e a normal ao espelho no ponto de incidência estão no mesmo plano; 2.ª Lei - O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Figura 4 Usando as leis da reflexão podes saber para onde vai o raio refletido

As leis da reflexão podem assim ser usadas para prever o trajeto de qualquer raio de luz, desde que se saiba como é que ele incide na superfície refletora. Os Espelhos Um espelho não é mais do que uma superfície que reflete um raio luminoso numa dada direção, em vez de o absorver ou de o espalhar em todas as direções, como acontece com outras superfícies. Assim, os espelhos são superfícies polidas que refletem a luz de forma regular.    Os espelhos podem ser planos, mas também podem apresentar uma curvatura, e neste caso chamam-se espelhos curvos.    Podemos ainda dividir os espelhos curvos em:  espelhos côncavos, espelhos convexos ou ainda espelhos parabólicos.    Nos espelhos côncavos, a superfície que reflete a luz é a superficie interior (como a parte de dentro de uma colher de sopa) enquanto que nos espelhos convexos, a superfície refletora é a exterior (como a parte exterior da colher).  Figura 1  Os espelhos refletem a luz TIPOS DE ESPELHOS  Figura 2 Espelho plano Figura 3 Espelho curvo côncavo Figura 4 Espelho curvo convexo   Caracteristicas dos espelhos planos As características das imagens são diferentes conforme o tipo de espelho a que nos referimos.     Nos espelhos planos, as imagens têm as seguintes caracteristicas: As imagens são direitas (isto é não estão invertidas, ou "de pernas para o ar") e do mesmo tamanho do objeto (não sendo maiores nem menores). São imagens virtuais, pois parecem formar-se atrás do espelho. Estão à mesma distância do espelho que o objeto. São simétricas do objeto, em relação ao espelho.    Um espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objeto, mas dois espelhos planos dispostos de forma a formarem entre eles um ângulo inferior a 180º mostram várias imagens do mesmo objeto.    Ao colocar um espelho em frente a outro, a luz é sucessivamente refletida de um espelho para outro, dando origem a uma sequência de imagens que parece infinita. Com certeza que já te observaste, quando colocado entre dois espelhos. Quando vais a um cabeleireiro ou a um vestiário de uma loja de roupa com certeza que já deparaste com essa situação. Figura 5 Imagem num espelho plano Caracteristicas dos espelhos concavos    Nos espelhos côncavos, as imagens podem apresentar características diferentes, consoante a distância a que se encontram do espelho. Assim podem apresentar-se três situações diferentes: O objeto encontra-se muito afastado (a uma distância superior ao raio): A imagem é real, invertida e menor que o objeto (Figura 6). O objeto encontra-se situado entre o centro e o foco do espelho: A imagem é real, invertida e maior que o objeto (Figura 7). O objeto encontra-se muito próximo do espelho(entre o vértice e o foco): A imagem é virtual, direita e maior que o objeto (Figura 8).   Figura 6 Objeto muito afastado Figura 7 Objeto entre o foco e o centro Figura 8 Objeto muito próximo   Caracteristicas dos espelhos convexos    Nos espelhos planos, as imagens têm as seguintes caracteristicas: As imagens são direitas (isto é não estão invertidas, ou "de pernas para o ar") e menores do que o tamanho do objeto. São imagens virtuais, pois parecem formar-se atrás do espelho. São simétricas do objeto, em relação ao espelho. Figura 9 Imagem de um objeto num espelho convexo Refração da Luz  Para entenderes melhor este fenómeno, observa com atenção cada uma das imagens seguinte Fig. 1 - Colher  Fig. 2 - Lápis  Fig. 3 - Régua  A colher, o lápis e a régua parecem partidos, quando de facto não estão. Por que motivo os vemos assim? A Luz propaga-se a diferentes velocidades em diferentes meios materiais. À passagem da luz de um meio material para outro no qual se propaga a velocidade diferente dá-se o nome de refração. Quando ocorre refração a luz pode sofrer um desvio na sua direção e é por isso que temos a ilusão de que a colher, o lápis e a régua estão partidos. A refração é um fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio material homogéneo e transparente para outro meio também homogéneo e transparente, porém diferente do primeiro. Nessa mudança de meio, podem ocorrer mudanças na velocidade de propagação e de direção da propagação.         Estas mudanças de velocidade ocorrem, porque a luz apresenta uma velocidade diferente em cada um dos meios materiais. Assim, a luz é muito mais rápida quando atravessa o ar, do que quando atravessa o vidro ou a água.         Assim sendo, quando a luz passa de um meio para o outro, podem acontecer duas situações diferentes, consoante a velocidade de propagação da luz aumenta ou diminui. Passagem da luz de um meio mais rápido para um mais lento No ar, a luz propaga-se a uma velocidade muito maior do que na água ou no vidro. Quando passa do ar para a água sofre um abrandamento na sua velocidade de propagação e pode sofrer uma mudança de direção, consoante o ângulo de incidência na superfície de separação entre os dois meios: Neste caso o raio de luz desviou-se da direção original e aproximou-se da linha normal à superfície de separação entre os dois meios no ponto de incidência da luz. Passagem da luz de um meio mais lento para um mais rápido Quando um raio de luz passa da água para o ar sofre um aumento na sua velocidade de propagação e pode sofrer uma mudança de direção, consoante o ângulo de incidência na superfície de separação entre os dois meios: Neste caso o raio de luz desviou-se da direção original e afastou-se da linha normal à superfície de separação entre os dois meios no ponto de incidência da luz. E quando a luz incide perpendicularmente à superfície de separação entre os dois meios? Quando a luz incide perpendicularmente à superfície de separação entre dois meios, ocorre refração mas não ocorre mudança de direção da luz: