Definição de espelho côncavo
Um tipo de espelho usado no dia a dia é o espelho côncavo. Um espelho côncavo é um espelho curvo, onde a superfície refletora se curva para trás. Para ajudar na compreensão, observe a imagem de um espelho côncavo de lado.
Usar
Se você deseja observar a pele do seu rosto com mais clareza e detalhes, aproxime o rosto da superfície refletora de um espelho côncavo até que seu reflexo pareça maior e seus poros fiquem bem visíveis. Seu reflexo parece maior do que seu rosto porque o espelho o amplia, o que ocorre quando a distância entre o seu rosto e o foco do espelho é menor. Para entender melhor esse fenômeno, estude o tema de reflexos em espelhos côncavos . Como ampliam o reflexo, os espelhos são comumente usados por mulheres para cuidados pessoais e por homens para fazer a barba.
Espelhos côncavos também são usados em lanternas e faróis de carros. O objetivo dos espelhos em lanternas, faróis de carros ou outros holofotes é paralelizar a luz para que toda a luz viaje em linha reta. Se você abrir a lente frontal de uma lanterna e remover o espelho, a luz resultante se espalha em todas as direções e não consegue iluminar objetos ou superfícies da estrada à distância. O princípio de funcionamento dos espelhos em lanternas ou faróis de carros será explicado posteriormente na discussão sobre o ponto focal dos espelhos. Além de serem usados em lanternas ou outros holofotes, os espelhos também são usados em usinas de energia solar. Nessas usinas, os espelhos coletam a luz solar e direcionam toda a luz para o ponto focal do espelho, onde um recipiente é colocado. A luz solar é usada para evaporar a água no recipiente, e o vapor resultante aciona uma turbina para gerar eletricidade.
Ponto Focal
Se a superfície de um espelho que reflete a luz estiver voltada para um objeto muito distante, por exemplo o sol, o feixe de luz emitido pelo sol será paralelo ao objeto. eixo principal espelho, como mostrado na imagem abaixo. O eixo principal é uma linha imaginária perpendicular ao centro da superfície do espelho. Na imagem abaixo, a linha do eixo principal coincide com o ponto de interseção de todos os raios de luz refletidos.
Ao incidir sobre a superfície de um espelho, cada feixe ou raio de luz obedece a lei da reflexão da luzEntre o raio incidente e o raio refletido existe uma linha normal perpendicular à superfície do espelho pela qual o raio de luz passa, mas essa linha normal não é desenhada. O ângulo entre o raio incidente e a normal é o mesmo que o ângulo entre o raio refletido e a normal. Ao contrário de um espelho plano, que possui uma superfície plana de modo que todas as linhas normais estejam na mesma direção, em um espelho côncavo as linhas normais não estão na mesma direção porque a superfície do espelho é curva e não plana. Todos os raios refletidos se interceptam em um ponto que coincide com o eixo principal, chamado eixo principal. ponto focal (F). Em outras palavras, o ponto focal é o ponto de imagem de um objeto que está muito longe da superfície do espelho, por exemplo, o sol e as estrelas.
Baseado em lei da reflexão da luzA direção do feixe de luz ou dos raios de luz pode ser invertida, contrariando a imagem anterior. Se uma fonte de luz estiver no ponto focal do espelho, o feixe de luz emitido pelo objeto incide sobre a superfície do espelho e é refletido por ela. A direção do feixe de luz refletido é paralela ao eixo principal do espelho côncavo. Este é o princípio básico por trás do uso de espelhos em lanternas, faróis de carros ou outros holofotes, e também em usinas de energia solar.
Com base na explicação acima, podemos concluir que, se houver uma fonte de luz localizada no ponto focal do espelho, o feixe de luz emitido pelo objeto será refletido pelo espelho de forma paralela ao seu eixo principal. Por outro lado, se o objeto estiver a uma distância muito grande, sua imagem estará no ponto focal do espelho côncavo. Se um objeto a uma distância muito grande tiver sua imagem no ponto focal, onde estará a imagem do objeto se a distância entre o objeto e a superfície do espelho for finita ou próxima de zero? Para entender isso, estude o tema da imagem em espelhos côncavos e, para facilitar a compreensão, estude primeiro os raios especiais em espelhos côncavos e a fórmula da imagem em espelhos côncavos.
Distância focal
A distância focal (f) é a distância entre o ponto focal (F) e a superfície de um espelho côncavo. A seguir, explicamos como determinar a distância focal de um espelho côncavo usando um raio incidente e um raio refletido.
O ponto C é o centro de curvatura do espelho côncavo. A distância focal do espelho côncavo é f (distância focal = f = FQ) e o raio de curvatura do espelho côncavo é r (raio de curvatura = r = CQ = CP).
O raio incidente atinge o espelho côncavo em P e é refletido em direção ao ponto focal F. A linha tracejada CP é a normal. O raio incidente e o raio refletido obedecem à lei da reflexão da luz, onde o ângulo de incidência (θ) é igual ao ângulo de reflexão (θ) e este ângulo é igual ao ângulo do triângulo PCQ (θ). O ângulo do triângulo PCQ é igual ao ângulo do triângulo CPF; portanto, o triângulo PFC é equilátero. Como o triângulo PFC é equilátero, o comprimento de PF é igual ao comprimento de CF. Assumindo que a largura do espelho é menor que o raio de curvatura do espelho, o comprimento de PF é considerado igual ao comprimento de FQ. Como CF = PF e PF = FQ, então CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = raio de curvatura do espelho côncavo e FQ = f = distância focal do espelho côncavo. Assim, pode-se concluir que o raio de curvatura do espelho côncavo (r) = 2 x distância focal (f) do espelho côncavo. Matematicamente:
r = 2 f ou f = r / 2
Sombra
Um espelho plano só pode formar uma imagem virtual, enquanto um espelho côncavo pode formar imagens reais e virtuais. O fato de a imagem de um objeto ser real ou virtual depende da distância do objeto à superfície do espelho côncavo, e isso foi explicado em detalhes no tópico. imagem espelhada côncava.
Sombra real
Uma imagem é real se o feixe de luz refletido, ou os raios de luz refletidos, passarem pelo ponto onde a imagem está localizada. Se uma tela for colocada em uma posição onde se espera uma imagem real, um feixe de luz aparecerá na tela e esse feixe de luz terá a forma do objeto. A existência de uma imagem real formada por um espelho côncavo é a razão pela qual espelhos côncavos são usados em telescópios astronômicos. No tópico de lentes ópticas, você aprenderá que a capacidade de uma lente formar uma imagem real é fundamental para seu uso em telescópios ópticos.
A Sombra de Maya
Uma imagem é virtual se o feixe de luz refletido ou os raios de luz refletidos não passarem pelo ponto onde a imagem está localizada. Se uma tela for colocada em uma posição onde se espera uma imagem virtual, nenhum feixe de luz será visível na tela. Uma imagem virtual/aparente/falsa não existe de fato, mas o olho humano a vê. feixe de luz movendo-se em linha reta, de forma que pareça que a luz está se movendo diretamente do ponto onde a sombra está localizada.
