Física Experimental III

Bianca dos SantosDiana NathalieMaic MoraisNatanael Barbosa

Espelhos Esféricos de GaussJohann Carl Friedrich

Gauss, astrônomo, matemático

e físico alemão (1777-1855).

Foi reconhecido como

um dos maiores matemáticos de

todos os tempos. Em Física

ocupou-se da otica, de

eletricidade e principalmente de

magnetismo, cuja teoria

matemática formulou em 1839.

Os espelhos esféricos apresentam, em geral, imagens sem nitidez

(imagens de pontos apresentam-se como pequenas manchas) e deformadas

(imagens de objetos planos apresentam curvatura).

Por meio de experiências, Gauss observou que para as imagens obtidas

serem mais nítidas e sem deformações apreciáveis, era necessário que os

raios luminosos incidentes sobre o espelho obedecessem a certas condições.

As condições de nitidez de Gauss são as seguintes:

Os raios incidentes sobre o espelho devem ser 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.

Foco de um Espelho Esférico de Gauss

Quando um feixe de raios paralelos incide sobre

um espelho esférico de Gauss, paralelamente ao

eixo principal, origina um feixe refletido

convergente, nos espelhos côncavos, e um feixe

refletido divergente nos espelhos convexos. Esses

raios refletidos ou seus prolongamentos se

encontrarão em um ponto chamado foco principal.

Um espelho na física é uma superfície muito lisa que permite um alto índice de reflexão de luz conseguindo reflectir a imagem que esta diante do mesmo de formas diferentes consoante o seu género (planos e esféricos).

Espelhos

Espelhos Côncavos

Relativamente aos espelhos curvos, resultam do corte de uma esfera em que uma de suas superfícies é espelhada, com reflexão regular (especular). Assim, surgem dois tipos de espelhos, os côncavos e os convexos. No primeiro a superfície refletora é interna, e no segundo externa.

Espelhos planos

Pode-se considerar como um espelho plano, qualquer superfície plana que seja capaz de refletir regularmente a luz incidente.

Espelhos planos

Formação de imagens

 

 

Baseado nas leis de reflexão, que também envolvem o principio de Fermat, que diz:“de todos os caminhos possíveis para ir de um ponto a outro, a luz segue aquele que é percorrido no tempo mínimo.”

Espelhos Planos

Formação da imagem

Espelhos Planos

Característica da imagem

Espelhos planos

Translação de um espelho plano

Espelhos Planos

Associação de espelhos planos Determina-se o número de imagens através da fórmula:

onde n é o número de imagens formadas e α o ângulo formado entre os espelhos

Experimento 1062.004E

45°

Experimento 1062.004E

90°

Experimento 1062.004E

60°

Experimento 1062.004E

180°

Experimento 1062.004E

Espelhos paralelos

Aplicações das reflexões múltiplas

entre espelhos planos

Espelhos Planos

O ângulo formado pelo raio (i) incidente e a reta normal (N) é o ângulo De incidência (representado por î ).

Para o raio refletido (r) se aplica uma definição análoga.

O ângulo de reflexão (r) é o ângulo formado pelo raio refletido e a reta normal N.

Espelhos Planos

Primeira lei:

O plano de incidência coincide com o plano de reflexão.

Dito de outra forma essa lei estabelece que "O raio de incidência a reta normal e o raio refletido estão emitidos no mesmo plano."

2ª Lei da Reflexão

O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

Podemos pensar na reflexão como resultado de colisão dos fótons com a superfície de separação entre dois meios.

2ª Lei da Reflexão

O fenômeno da colisão de uma bola de tênis com a parede obedece as mesmas leis da reflexão da luz (e vice-versa).

Material

Trajetória de feixe luminoso

Com espelhos formando 90 graus entre si:

Trajetória de feixe luminoso

Com espelhos formando 90 graus entre si:

Catadióptrico

Dispositivo de reflexão e refração da luz utilizado na sinalização de vias e veículos

(olho de gato).

Mas, por que chamamos de

Sistema “olhos de gato”?

Catadióptrico

Nos felinos atrás da retina existe uma espécie de “espelho”, composto de 15 camadas de células brilhantes, denominado tapetum lucidum. Quando feixes de luz atravessam os olhos e estimulam as células receptoras de luz da retina, os raios então passam adiante e são refletidos pelo espelho e entram em contato pela segunda vez com as células retinianas. Essa “dose dupla” multiplica o efeito da luz e aumenta bastante a visão noturna felina.

Os principais elementos geométricos do espelho esférico côncavo e seus

três raios principais.1062.004G

Espelhos Esféricos

Um plano, ao cortar uma

superfície esférica, divide-a em

duas partes denominadas calotas

esféricas.

Toda superfície refletora

com a forma de uma calota

esférica é um espelho esférico.

Os espelhos esféricos têm grande utilidade na prática. Eles atuam

como lentes, podendo aumentar ou diminuir o tamanho das imagens.

Quanto à classificação, temos dois tipos de espelhos esféricos:

côncavo e convexo.

Espelho Côncavo

O espelho côncavo é o

espelho esférico cuja face interna

da calota é a superfície refletora.

Espelho Convexo

O espelho convexo é o espelho esférico cuja face externa da calota é a superfície refletora.

Os elementos geométricos que caracterizam um espelho esférico são:

Centro de curvatura (C): é o centro da esfera que deu origem ao espelho.

Raio de curvatura (R): é o raio da esfera que deu origem ao espelho.

Vértice do espelho (V): é o ponto mais externo da calota esférica.

Foco principal (F): é o ponto médio localizado entre o centro de curvatura e o

vértice do espelho.

Eixo principal do espelho: é a reta definida pelo centro de curvatura e pelo vértice.

Elementos dos Espelhos Esféricos

Eixo secundário do espelho: é qualquer reta que passa pelo centro de

curvatura, mas não pelo vértice.

Ângulo de abertura do espelho (α): é o ângulo determinado pelos eixos

secundários que passam por pontos diametralmente opostos do contorno

do espelho.

Plano frontal: é qualquer plano perpendicular ao eixo principal.

Plano meridiano: é qualquer plano que contém o eixo principal.

Representação dos Elementos em um Espelho Côncavo

Representação dos Elementos em um Espelho Convexo

Propriedades dos Espelhos Esféricos de Gauss

Todo raio de luz que incide

numa direção que passa pelo

centro de curvatura reflete-se

sobre si mesmo.

Todo raio de luz que incide

paralelamente ao eixo

principal, reflete-se passando

pelo foco e vice-versa.

Todo o raio de luz que incide

sobre o vértice do espelho

reflete-se simetricamente em

relação ao eixo principal.

RAIO INCIDENTE I1 DEVE RETORNAR SOBRE O RAIO INCIDENTE E O PONTO DE INCIDENCIA DIVIDIR O ESPELHO EM DUAS PARTES IGUAIS I1

RAIO INCIDENTE I1 DEVE RETORNAR SOBRE O RAIO INCIDENTE E O PONTO DE INCIDENCIA DIVIDIR O ESPELHO EM DUAS PARTES IGUAIS FV C

GIRE O DISCO ÓTICO DE MODO QUE O RAIO SUPERIOR PASSE PELO FOCO, NÃO HOUVE COMPROVAÇÃO EXPERIMENTAL POR CONTA DE UM ERRO NOTADO APENAS FINALIZARMOS.F

OS TRÊS RAIOS PRINCIPAIS DO ESPELHO ESFÉRICO CONCAVO

Aplicações na Engenharia

Conclusão

Após a conclusão dos experimentos, podemos verificar as propriedades de reflexão de luz nos espelhos, e que essa reflexão depende tanto da forma do espelho quanto do ângulo de incisão do feixe de luz. Podemos ver também sua usabilidade na construção civil e curiosidades naturais destas propriedades.

Referencias

http://www.infoescola.com/optica/espelho-plano/

http://www.infoescola.com/fisica/espelhos-planos/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Espelhos_planos

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/espelhoplano.php

http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/s2-uso-luz natural.html