Os Espelhos

Espelho Côncavo é caracterizado como sendo um espelho esférico, e pode ser encontrado em qualquer superfície interna na forma de uma calota esférica, desde que essa superfície seja capaz de refletir os raios de luz que incidirem, o espelho côncavo está contido em uma “fatia” de esfera, essa fatia é chamada de calota esférica, e o reflexo está localizado na parte interna da calota. Abaixo segue uma ilustração de uma calota esférica e a localização da superfície de onde podemos ter um espelho côncavo.

Figura 1 – Ilustra a forma de uma calota esférica e a localização da superfície do espelho côncavo.

Comumente os espelhos côncavos são utilizados em aplicações bem específicas, isso ocorre por que as imagens formadas variam de acordo com a posição do objeto. Podem ser encontrados em alguns tipos de telescópios, projetores e também é comumente encontrado nos consultórios odontológicos, pois com ele é possível observar determinadas características dos dentes, e é comum o uso também da maquiagem. Isso se justifica pois diante dos espelhos côncavos onde o objeto se situa bem próximo do espelho, para ser mais preciso, entre o vértice e o foco, a imagem resultado é virtual, direta e ampliada, o que resulta em uma melhor nitidez e visualização das características do objeto a ser observado.

Figura 2 – Exemplo de um espelho côncavo para ampliar a visão do dentista.

As propriedades do espelho côncavo temos o conhecido Ponto Focal (F), que é um ponto médio entre o centro e a curvatura do espelho, esse ponto médio fica sobre a reta (R), nesse ponto (F) é o local para onde os raios refletidos ou prolongados se convergem.

A medida entre o ponto focal e o vértice do espelho é a Distância Focal (f), como vimos o ponto focal fica localizado no ponto médio entre o centro de curvatura e o vértice do espelho, assim podemos afirmar que a distância focal pode ser definida como a metade da medida do raio:

f = R/2        (1)

O vértice (V) é ponto tangencial descrito na curvatura do espelho, e fica localizado sobre o eixo (e) do espelho, uma linha de centro que une o centro de curvatura, o foco e o vértice. Abaixo podemos ver cada elemento do espelho:

Figura 3 – Elementos de um espelho esférico.

Para determinarmos como são formadas as imagens em um espelho côncavo, devemos conhecer o comportamento dos raios de luz incidentes, ou seja, quando atingem a superfície do espelho e refletem.

Figura 4 – Ilustração dos Raios Incidentes em um espelho côncavo.

Para a formação das imagens, por exemplo, temos a necessidade de apenas utilizarmos dois feixes de raios de luz incidentes no espelho. Por esses dois raios, determinamos a posição da imagem refletida, tamanho, e característica.

Figura 5 – Ilustração dos Raios emanados do objeto incidentes no espelho côncavo formando a imagem.

Além desse caso temos outros para a formação de imagens em espelhos côncavos. Nesse um objeto (O) posicionado a frente do espelho, além do centro de curvatura. Os raios R¹ e R² emitidos do objeto incidem no espelho que refletem de acordo com o comportamento que vimos anteriormente. No encontro dos raios, temos a formação da Imagem, que no caso é caracterizada como sendo Real (pois é constituída pelo encontro dos raios incidentes, tal imagem é constituída por luz), Invertida (pois a direção é diferente do objeto) e Reduzida (porque é menor que o objeto).

Figura 6 – Ilustração dos Raios emanados do objeto incidentes no espelho côncavo formando a imagem.

Nesse exemplo o objeto (O) está posicionado entre o ponto focal e o vértice. Os raios R¹ e R² emitidos do objeto incidem no espelho que refletem de acordo com o comportamento. No encontro do prolongamento dos raios, temos a formação da Imagem, que no caso é caracterizada como sendo Virtual (pois é constituída pelo prolongamento  dos raios incidentes, tal imagem não é constituída por luz), Direta (pois a direção é igual ao do objeto) e Ampliada (porque é maior que o objeto).

Temos também um caso bem particular que é a imagem denominada como imprópria, onde o objeto é posicionado sobre o ponto focal, nessa caso o raios refletidos são paralelos, por esse motivo também pode-se ouvir dizer como sendo uma imagem formada no infinito, o que acarreta na não formação de imagem refletida, onde por lógico podemos constatar que a imagem não é real nem virtual, apenas uma condição imprópria para a formação de imagens refletidas.

Os espelhos curvos côncavos são também bastante úteis no nosso dia-a-dia. Eis alguns exemplos:

Nos espelhos de beleza e nos faróis dos automóveis são utilizados espelhos côncav

Figuras 1 e 2. Elas mostram o princípio de funcionamento do fogão solar (Figura 1) e

 do farol de um automóvel (Figura 2).

 

Estes espelhos, por serem curvos (esféricos), representam-se da seguinte forma:

Quando sobre eles incide um feixe de raios paralelos, os raios reflectidos serão convergentes:

Todos os raios convergem para um único ponto a que se dá o nome de Foco. Este Foco, como se encontra fora do espelho é um Foco real:

Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".

Num espelho côncavo, a imagem apresentada depende da distância a que o objecto se encontra do espelho. Assim:

Quando o objecto está muito afastado do espelho, a uma distância superior ao raio (sobre a linha vermelha)...

a imagem é real, invertida e menor do que o objecto.
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".

Quando o objecto está entre o foco e o centro (sobre a linha vermelha)...

a imagem é real, invertida e maior do que o objecto.
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".

Quando o objecto está muito próximo do espelho, entre o vértice e o foco (sobre a linha vermelha)...

a imagem é virtual, direita e maior do que o objecto.
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".