Olá, pessoal, tudo bem?
Neste post, vamos falar sobre a reflexão da luz em espelho plano. Vamos lá?
O que é a reflexão da luz?
A óptica é o ramo da Física que estuda a Reflexão da Luz. É um campo que ajuda a compreender as leis, fórmulas e os aspectos físicos que são necessários para explicar o comportamento da reflexão da luz. A reflexão acontece quando raios de luz incidem em uma determinada superfície que separa dois meios e retorna para o meio original. Veja a imagem abaixo para compreender:
Como se formam as imagens por espelhos planos?
Quando dois ou mais raios de luz se cruzam, acontece a formação de imagens. No caso dos espelhos planos, os raios de luz refletidos não se cruzam; eles são os prolongamentos que se cruzam para formar imagem. Os prolongamentos dos raios de luz refletidos se cruzam “atrás” do espelho em uma distância igual àquela em que o objeto da imagem encontra-se e com o mesmo tamanho.
Nos espelhos planos, as imagens são formadas por prolongamentos de raios refletidos. Para que a gente possa ver o nosso reflexo numa superfície reflexiva, ela precisa refletir a luz regularmente. Em outras palavras, os raios de luz são refletidos com um ângulo igual ao ângulo incidente. Também é preciso que os raios incidente e refletido estejam no mesmo plano.
Assim, quando você quiser descobrir qual é o ângulo de incidência de um raio de luz e traçar o ângulo de reflexão, basta traçar uma normal (a semi-reta perpendicular à superfície refletora) que passe pelo ponto em que o raio luz incide sobre o espelho e, depois, calcular o ângulo e espelhá-lo para determinar o ângulo de reflexão para traçar o raio refletido.
Caso não tenha como calcular o ângulo, faça o seguinte: trace uma linha paralela ao espelho que passe pelo raio incidente. Calcule a distância deste ponto até a normal e “espelhe” o ponto para traçar o raio refletido. Não se esqueça que o raio refletido parte do ponto onde o raio incidente toca o espelho.
No caso de o raio de luz incidir sobre a normal, o raio refletido fará o mesmo caminho, mas no sentido contrário (ou seja, ainda estará sobre a normal);
Veja abaixo o esquema que fiz para visualizar esse conceito:
Quase todas as superfícies refletem a luz, mas a maioria o faz de maneira difusa. Por isso, podemos vê-las, mas não podemos enxergar nosso reflexo nelas, já que os raios de luz refletidos não possuem ângulos iguais aos dos raios incidentes.
Podemos elencar algumas de características das imagens formadas por espelhos planos:
- A distância entre o objeto e o espelho é a mesma entre o espelho e a imagem formada atrás do espelho.
- São formadas pelo cruzamento de prolongamentos dos raios luz, sendo formadas atrás do espelho;
- São sempre diretas, o que significa que têm a mesma orientação vertical que seus objetos.
- São sempre simétricas em relação ao espelho plano;
- Apesar de apresentarem a mesma orientação vertical, as imagens formadas em espelhos planos são invertidas horizontalmente, como se tivessem sido rodadas em 180º. Por isso, dizemos que as imagens produzidas por espelhos planos são enantiomorfas, que é a característica de um objeto que não é sobreponível com seu reflexo (vamos falar disso um pouco mais à frente).
Veja o esquema abaixo:
O que acontece em casos de espelhos inclinados?
Nos casos em que os espelhos estão inclinados, os fundamentos se mantêm: a normal deve ser traçada em um ângulo de 90º com a superfície refletora, e a partir dela devem ser calculados os ângulos de incidência e reflexão. Especialmente no caso de espelhos inclinados, sugiro usar sempre a regra para traçar normal, linhas paralelas e raios incidentes e refletidos, para evitar erros.
O que acontece quando o objeto não está em frente ao espelho?
Se o objeto não está em frente ao espelho, deve-se prolongar a superfície refletora de acordo com o esquema a seguir. A partir disso, você continua a usar as mesmas regras que vimos até agora.
Imagem de objeto extenso
Você já deve ter percebido que, ao nos olharmos no espelho, a imagem que vemos está “invertida”. Na verdade, o espelho plano não inverte a imagem, mas troca o lado direito pelo esquerdo e vice-versa. Mas não tem problema: para criar a imagem refletida, basta você calcular a distância de cada ponto em relação ao espelho e depois replicar essas distâncias atrás do espelho; o resultado vai dar a imagem do objeto, como no exemplo abaixo:
O mesmo ocorre se o espelho estiver inclinado:
Perceba que um espelho plano formando 45º com a horizontal conjuga, no caso de um objeto linear vertical, uma imagem horizontal – e vice-versa.
Caminho óptico do raio de luz
Quando queremos traçar o raio refletido que vai atingir o olhar de um observador, a melhor estratégia para identificá-lo é partir da imagem que se forma a partir do objeto, e não ficar tentando traçar aleatoriamente raios de incidência e reflexão e esperar que recaiam sobre o olhar do observador. O ponto em que o raio refletido tocar o espelho é o ponto em que o raio de incidência deve chegar. Veja o esqueminha que fiz abaixo para compreender:
Campo visual de espelho plano
O campo visual de um espelho plano é a área em que eu posso posicionar um objeto para que ele possa ser refletido pelo espelho. Então para saber se um objeto está no campo visual de um espelho (no caso de ele não estar na frente do espelho, obviamente), basta prolongarmos a superfície refletora, calcularmos a distância do objeto até o prolongamento do espelho, reproduzirmos essa distância atrás do espelho e traçarmos o raio refletido da imagem até o olhar do observador. Se esse raio refletido não passar pela superfície refletora real (ou seja, se só passar pelo prolongamento), significa que aquele objeto não está no campo visual do espelho plano.
Contudo, para evitar que a cada objeto diferente eu precise fazer esse cálculo, é mais fácil calcular diretamente o campo visual do seguinte modo: você vai refletir o olhar do observador para trás do espelho e, assim, calcular o campo visual, que corresponderá às bordas do espelho. Veja a ilustração abaixo:
Ou seja, tudo que está em amarelo corresponde ao campo visual da observadora.
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Espero que você tenha entendido um pouco melhor a reflexão da luz em espelho plano. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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