Definição de espelho convexo
Um tipo de espelho usado no dia a dia é o espelho convexo. O espelho convexo tem formato curvo, onde a superfície espelhada, que reflete a luz, se curva para a frente.
Usos do espelho convexo
Se você já viu um espelho retrovisor de motocicleta ou carro, certamente já conhece a utilidade dos espelhos convexos no dia a dia. Eles são usados como retrovisores porque as imagens formadas por espelhos convexos são direitas e menores que os objetos, proporcionando um campo de visão mais amplo. Além do tamanho reduzido, todas as imagens formadas por espelhos convexos são virtuais.
O ponto focal do espelho convexo
Se a superfície de um espelho que reflete a luz for exposta a um objeto muito distante, como os raios solares, então o feixe de luz emitido pelo Sol...
será paralelo ao eixo principal do espelho, conforme mostrado na figura abaixo. O eixo principal é uma linha imaginária perpendicular ao centro da superfície do espelho. Na figura abaixo, o eixo principal coincide com o ponto focal (F) do espelho.
Quando incide sobre a superfície de um espelho, cada feixe de luz obedece à lei da reflexão, ou seja, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Se traçarmos uma linha tracejada a partir da base da luz refletida, todas as linhas tracejadas se intersectam no mesmo ponto, e esse ponto é chamado de ponto focal (F) do espelho.
O olho humano vê o feixe de luz movendo-se em linha reta e toda a luz refletida como se viesse do ponto focal de um espelho. O ponto focal é o ponto de imagem de um objeto que está muito distante da superfície do espelho; por exemplo, o Sol e sua imagem são virtuais.
A distância focal do espelho convexo
A distância focal (f) é a distância entre o ponto focal (F) e a superfície do espelho. O ponto C é o centro de curvatura do espelho. A distância focal do espelho convexo é f (distância focal = f = FQ) e o raio de curvatura do espelho convexo é r (raio de curvatura = r = CQ = CP).
O raio incidente atinge um espelho em P e é refletido por um espelho convexo, de modo que a luz refletida parece vir do ponto focal F. A linha tracejada CP é uma normal. A luz incidente e a luz refletida obedecem à lei da reflexão, 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 o mesmo que o ângulo do triângulo CPF; portanto, o triângulo PCQ é equilátero. Como o triângulo PCQ é equilátero, o comprimento de PF é igual ao comprimento de CF. Supondo que a largura do espelho seja 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 e FQ = f = distância focal do espelho. Assim, pode-se concluir que o raio de curvatura do espelho convexo (r) = 2 vezes a distância focal (f) do espelho convexo. Matematicamente:
r = 2f ou f = r / 2
Formação de imagem por espelho convexo
Os espelhos côncavos podem formar imagens reais e virtuais, enquanto os espelhos convexos só podem formar imagens virtuais. A formação da imagem de um objeto por espelhos convexos foi explicada em detalhes no tópico sobre formação de imagem por espelho convexo.
Imagem virtual
Quando um espelho convexo reflete a luz que incide sobre sua superfície, a direção da luz refletida é...
A luz parece emanar do ponto focal do espelho convexo e do ponto central da curvatura do mesmo. Como a luz não passa por trás de um espelho convexo, a imagem formada é virtual. Se você posicionar a tela de forma que haja uma imagem virtual, não haverá imagem na tela. A imagem virtual existe porque o olho humano vê os raios de luz se movendo em linha reta e tem a impressão de que esses raios vêm do ponto onde a imagem virtual está localizada.
