Espelhos planos
De manhã, ao lavares os dentes, vês-te ao espelho da casa de banho. Pareces estar do outro lado do vidro, mas atrás do espelho não há ninguém. Onde está, afinal, essa imagem? E porque é que as letras da palavra «AMBULÂNCIA» aparecem ao contrário na frente das ambulâncias do INEM? Vamos descobrir.
Como a luz se reflete
Quando a luz chega à superfície de um espelho, não o atravessa: volta para trás. A este fenómeno chama-se reflexão da luz.
Para estudar a reflexão, representamos a luz por raios de luz (linhas retas com seta) e usamos uma linha auxiliar: a normal, uma reta perpendicular à superfície do espelho no ponto onde o raio chega.
-
O ângulo de incidência ($i$) é o ângulo entre o raio incidente e a normal.
-
O ângulo de reflexão ($r$) é o ângulo entre o raio refletido e a normal.
Na aula de Físico-Química, a Beatriz apontou um ponteiro laser a um espelho plano colocado sobre a mesa. O raio de luz incidiu no espelho fazendo um ângulo de $35^\circ$…
Na aula de Físico-Química, a Beatriz apontou um ponteiro laser a um espelho plano colocado sobre a mesa. O raio de luz incidiu no espelho fazendo um ângulo de $35^\circ$ com a normal, como mostra a figura.
- a) Enuncia as duas leis da reflexão da luz.
- b) Determina o valor do ângulo de reflexão e o ângulo que o raio refletido faz com a superfície do espelho.
- c) Se o laser incidir com um ângulo de $50^\circ$ com a normal, o que acontece ao ângulo de reflexão? E se o raio incidir perpendicularmente ao espelho?
As leis da reflexão
Se medires $i$ e $r$ numa atividade experimental (com um ponteiro laser, um espelho e um transferidor), descobres sempre as mesmas duas regularidades. São as leis da reflexão:
Isto quer dizer que o raio refletido «sai» com o mesmo ângulo com que «entrou», do outro lado da normal. Se o raio chegar mais inclinado, sai mais inclinado.
Um caso especial: se o raio incidir perpendicularmente ao espelho, ele coincide com a normal. Então $i = 0^\circ$ e, portanto, $r = 0^\circ$: o raio volta para trás pelo mesmo caminho.
Na aula de Físico-Química, a Beatriz apontou um ponteiro laser a um espelho plano colocado sobre a mesa. O raio de luz incidiu no espelho fazendo um ângulo de $35^\circ$…
Na aula de Físico-Química, a Beatriz apontou um ponteiro laser a um espelho plano colocado sobre a mesa. O raio de luz incidiu no espelho fazendo um ângulo de $35^\circ$ com a normal, como mostra a figura.
- a) Enuncia as duas leis da reflexão da luz.
- b) Determina o valor do ângulo de reflexão e o ângulo que o raio refletido faz com a superfície do espelho.
- c) Se o laser incidir com um ângulo de $50^\circ$ com a normal, o que acontece ao ângulo de reflexão? E se o raio incidir perpendicularmente ao espelho?
Reflexão especular e difusa
Um espelho reflete bem a luz porque a sua superfície é muito lisa. Todos os raios paralelos que chegam são refletidos paralelos entre si: é a reflexão especular.
Numa parede, numa folha de papel ou num casaco de lã, a superfície é rugosa. Cada raio continua a obedecer às leis da reflexão, mas, como a superfície tem «pequenos planos» virados para todo o lado, os raios saem em direções diferentes: é a reflexão difusa.
É graças à reflexão difusa que consegues ver os objetos que não emitem luz própria: a luz que os ilumina é difundida em todas as direções e uma parte chega aos teus olhos. Só um espelho dá uma imagem nítida, porque só ele faz reflexão especular.
A imagem num espelho plano
Imagina uma vela em frente a um espelho plano. De cada ponto da vela saem raios em todas as direções. Os que chegam ao espelho são refletidos segundo a lei $r = i$ e alguns entram no teu olho.
O teu cérebro interpreta a luz como se ela viesse em linha reta: prolonga para trás do espelho os raios refletidos. Esses prolongamentos (a tracejado) cruzam-se num ponto, e é aí que «vês» a imagem.
Como nunca chega luz de verdade de trás do espelho, dizemos que a imagem é virtual. Uma imagem real, pelo contrário, forma-se onde os raios realmente se cruzam e pode ser projetada num ecrã.
A Inês está parada a $1,5\ \text{m}$ de um espelho plano pendurado na parede do quarto. a) A que distância atrás do espelho se forma a imagem da Inês? Qual é a distância…
A Inês está parada a $1,5\ \text{m}$ de um espelho plano pendurado na parede do quarto.
- a) A que distância atrás do espelho se forma a imagem da Inês? Qual é a distância total entre a Inês e a sua imagem?
- b) Se a Inês se afastar mais $0,5\ \text{m}$ do espelho, o que acontece à distância da imagem ao espelho? E ao tamanho da imagem?
- c) Classifica a imagem formada pelo espelho plano: é real ou virtual? Direita ou invertida? Justifica uma das tuas respostas.
- d) À frente das ambulâncias do INEM, a palavra «AMBULÂNCIA» aparece escrita ao contrário. Explica porquê, relacionando com o que observas quando olhas para um espelho plano.
Imagens ao contrário: a ambulância
Num espelho plano, a imagem não está invertida de cima para baixo (é direita), mas troca a esquerda com a direita. Se levantares a mão direita, a tua imagem parece levantar a esquerda. É a inversão lateral.
Por isso, o texto fica «ao contrário»: as letras aparecem como que escritas ao espelho. Nas ambulâncias do INEM, a palavra «AMBULÂNCIA» está escrita invertida na frente para que o condutor que vai à frente, ao olhar para o espelho retrovisor, a leia na direção certa. Assim, o condutor percebe logo que se trata de uma ambulância e pode dar passagem.
De volta ao início: a imagem que vês na casa de banho forma-se atrás do espelho, à mesma distância que tu estás à frente dele, é virtual, direita e do mesmo tamanho. E «AMBULÂNCIA» está escrita ao contrário porque o espelho troca a esquerda com a direita.
A Inês está parada a $1,5\ \text{m}$ de um espelho plano pendurado na parede do quarto. a) A que distância atrás do espelho se forma a imagem da Inês? Qual é a distância…
A Inês está parada a $1,5\ \text{m}$ de um espelho plano pendurado na parede do quarto.
- a) A que distância atrás do espelho se forma a imagem da Inês? Qual é a distância total entre a Inês e a sua imagem?
- b) Se a Inês se afastar mais $0,5\ \text{m}$ do espelho, o que acontece à distância da imagem ao espelho? E ao tamanho da imagem?
- c) Classifica a imagem formada pelo espelho plano: é real ou virtual? Direita ou invertida? Justifica uma das tuas respostas.
- d) À frente das ambulâncias do INEM, a palavra «AMBULÂNCIA» aparece escrita ao contrário. Explica porquê, relacionando com o que observas quando olhas para um espelho plano.