Teste os seus conhecimentos: Faça exercícios sobre Reflexão em Espelho Plano e veja a resolução comentada. Publicado por: Frederico Borges de Almeida
Um raio de luz incide no ponto I um espelho plano e, após a reflexão, passa pelo ponto P. Determine o ângulo de incidência:
Um raio de luz incide sobre um espelho plano. De acordo com as condições dadas na figura, determine o valor do ângulo de incidência.
Um espelho plano desloca-se com velocidade de 10m/s em módulo. Considere que o espelho esteja se afastando de uma pessoa e ela esteja de frente para ele. Determine o módulo da velocidade da imagem da pessoa em relação ao solo e em relação ao espelho.
Um raio de luz incide em um espelho plano. Gira-se o espelho de um ângulo α em torno de um eixo perpendicular ao espelho e perpendicular ao plano de incidência. O ângulo formado pelos raios refletidos antes e após a rotação é de 40°. Determine o valor do ângulo α.
respostas
A linha tracejada corresponde ao raio de luz incidente.
h² = 2² + 2²
h² = 4 + 4
h² = 8
h = √8
h = 2√2 m
senθ = 2/2.√2 = 1/√2
senθ = (1/√2).( √2/√2)
senθ = (√2/2)
θ = arcsen(√2/2) = 45°
A reta normal é perpendicular ao espelho, logo: θ + β = 90°
45º + β = 90º
β = 90° - 45°
β = 45°
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Os ângulos opostos pelo vértice formados entre retas concorrentes são iguais, logo, temos que:
Impondo a normal ao esquema, determinaremos o ângulo de incidência θ.
40 + θ = 90
θ = 90 – 40
θ = 50º
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Quando o referencial é considerado o solo, temos que a velocidade de afastamento da imagem equivale ao dobro da velocidade do espelho. Logo vi = 2.ve = 2.10 = 20m/s
Considerando o próprio espelho como referencial, a velocidade da imagem é igual à velocidade do espelho. Logo vi = ve = 10m/s
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Através de relações geométricas temos que: Δ = 2.α
40 = 2.α
α = 40/2
α = 20°
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Leia o artigo relacionado a este exercício e esclareça suas dúvidas
A geometria da luz
A óptica é o ramo da física que estuda a luz e os fenômenos luminosos. Na óptica geométrica, os físicos estudam o comportamento dos raios luminosos, sem se preocupar com a natureza da luz. E a ferramenta utilizada para analisar esse comportamento é a geometria. Os raios são representados por linhas orientadas (setas), que indicam a direção e o sentido da propagação da luz. Há muito tempo os físicos discutem a natureza da luz. Hoje sabemos que a luz tem um comportamento estranhíssimo: ora se propaga como onda, ora como um pacote de energia. A velocidade da luz no vácuo, de 300 000 km/s, é a máxima possível no universo.
Natureza da luz: Há muito tempo os físicos discutem a natureza da luz. Hoje sabemos que a luz tem um comportamento estranhíssimo: ora se propaga como onda, ora como um pacote de energia. A velocidade da luz no vácuo, de 300 000 km/s, é a máxima possível no universo.
CONCEITOS BÁSICOS
São corpos luminosos aqueles que produzem e emitem raios de luz, como o Sol, as estrelas e as lâmpadas.
Esses corpos são fontes primárias de luz. Já os corpos que apenas reenviam a luz recebida de outras fontes são chamados corpos iluminados. É o caso dos planetas, da Lua ou de uma folha de papel. Os corpos iluminados são fontes secundárias de luz.
Tanto corpos luminosos como corpos iluminados emitem e reemitem a luz por um conjunto de raios chamado feixe luminoso. Podemos
classificar os feixes luminosos em convergentes, divergentes e paralelos.
Um raio de luz viaja sempre em linha reta. Mas um feixe pode ter diferentes comportamentos
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS
Toda a óptica geométrica se baseia em três princípios fundamentais: o princípio da propagação retilínea, o da reversibilidade dos raios e o da independência dos raios.
• Propagação retilínea: Em um meio homogêneo e transparente, a luz se propaga em linha reta.
• Princípio da reversibilidade dos raios: A trajetória descrita por um raio de luz independe do sentido do percurso. Quando o sentido de propagação de um raio é invertido, a trajetória descrita por ele não se altera.
• Princípio da independência dos raios: Quando dois raios de luz se cruzam, cada um mantém sua trajetória original, como se o outro não existisse. Os raios luminosos se propagam independentemente uns dos outros.
REFLEXÃO DA LUZ
É o fenômeno que ocorre quando um raio de luz incide sobre uma superfície que separa dois meios diferentes e retorna para o meio em que se encontrava inicialmente. Dependendo do tipo de superfície atingida pelos
raios de luz, pode ocorrer a reflexão difusa ou a reflexão regular (ou especular).
O grande físico alemão comprovou que a luz é constituída de pequenos pacotes de energia, os fótons. Quando um fóton bate numa superfície metálica, sua energia é absorvida por um elétron do metal, que escapa da superfície. Vários elétrons escapando criam uma corrente elétrica. É o efeito fotoelétrico, que transforma a luz do Sol em eletricidade, nos painéis solares.
A reflexão regular é regida por duas leis:
• O raio incidente, a reta
normal (N) à superfície refletora e o raio refletido estão num mesmo plano (são coplanares);
• O ângulo de incidência (i) é igual ao ângulo de reflexão (r). Note que o ângulo de incidência(i) e o ângulo de reflexão (r) são medidos sempre em relação à reta normal
N.
Reta normal: É uma reta imaginária perpendicular à superfície refletora. Essa reta faz ângulos de mesma medida com o feixe de luz
emitido e o refletido.
ESPELHO PLANO
Um espelho plano é uma superfície polida e plana que produz reflexão regular.
Se traçarmos o prolongamento dos raios refletidos, veremos que eles se encontram em um ponto P’ , localizado “atrás” do espelho.
Veja como a distância entre o objeto real P e o espelho é sempre igual à distância entre P’ e o espelho:
Quando o objeto refletido é extenso, formado por um conjunto de pontos, determinamos sua imagem pela localização da imagem de cada um dos pontos. Veja:
Num espelho plano, a imagem tem o mesmo tamanho e é simétrica em relação ao espelho. Mas não se pode dizer que a imagem seja invertida. O termo correto para a alteração registrada na imagem, num espelho plano (em que o lado direito parece o esquerdo e as letras aparecem revertidas) é enantiomorfa. O termo, que é grego, significa “forma contrária”.
Um observador
está próximo a um espelho plano e a três objetos posicionados nos pontos P1 , P2 e P3, conforme o esquema abaixo.
Nessa posição o observador consegue ver a imagem dos três objetos no espelho?
Para que o
observador possa ver a imagem de um objeto, os raios de luz que partem desse objeto devem atingir os olhos dele. Para saber
se um objeto é visível, traçamos o percurso dos dois raios de luz extremos que podem bater no espelho e se refletir para o observador: