ESPELHOS PLANOS

Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer nosso ensino e o seu aprendizado. 1) Como é possível mostrar que a imagem de um espelho plano é virtual? 2) Observe na figura a palavra ambulância escrita na frente do veículo. Por que a palavra ambulância está escrita “de modo reverso"? 3) Por que é necessário utilizar um espelho plano para a leitura dos escritos de Leonardo da Vinci?

1. A Física e o cotidiano

Note a perfeita simetria entre um objeto e a respectiva imagem em um espelho plano.

2. A Física e o mundo

Texto da língua inglesa relacionado com a reflexão da luz Reflection: Reflection occurs when light hits the boundary between two materials. If light strikes the boundary at an angle, the light is reflected at the same angle, similar to the way balls bounce when they hit the floor. Light that is reflected from a flat boundary, such as the boundary between air and a smooth lake, will form a mirror image.

 

No espelho plano, o objeto e a imagem são iguais, porém não superponíveis, constituindo as chamadas figuras enantiomorfas. Observe que na imagem as palavras estão escritas de modo reverso.

3. A Física e o laboratório

Como são fabricados os espelhos?

Quando uma pessoa está diante de um espelho qualquer, ela imagina que o espelho é o vidro para o qual ela está olhando. Será mesmo? Embora parte da luz que incida sobre o vidro transparente seja refletida, não é esse o fenômeno mais importante ocorrido no espelho.

Na verdade, o vidro serve para sustentação mecânica e para dar forma ao espelho, que consiste numa camada muito fina de metal – normalmente prata – depositada sobre o vidro. Sobre esse metal, ainda é aplicada uma camada de verniz para evitar descolamento e oxidação do material da superfície refletora.

4. A Física e a evolução de seus conceitos

Leis da reflexão

Seja F uma fronteira que delimita os meios (A) e (B).

Um raio de luz incide no ponto I da fronteira F e é refletido.

Sejam:

RI = raio incidente

IR’ = raio refletido

IN = normal à fronteira F no ponto I

i = ângulo de incidência

r = ângulo de reflexão

Como, ao ponto objeto (P), o espelho plano conjuga um único ponto imagem (P’), então todo raio de luz incidente no espelho, passando por P, origina um raio de luz refletido passando por P’, conforme a figura anterior.

Por outro lado, devido à reversibilidade da luz (o trajeto geométrico do raio de luz não depende do sentido da propagação), todo raio incidente, com direção passando por P’, origina um raio refletido, passando por P, como se ilustra na figura que segue.

Enantiomorfismo

Em virtude da simetria entre o objeto e a imagem, concluímos que, embora o objeto e a sua imagem tenham mesma forma e tamanho (figuras idênticas), não são figuras superponíveis como, por exemplo, a mão direita e a mão esquerda de uma pessoa normal.

Quando uma pessoa se encontra diante de um espelho plano e levanta a mão direita, sua imagem levantará a mão esquerda.

1.ª lei da reflexão

O raio incidente (RI), o raio refletido (IR') e a normal no ponto de incidência (IN) pertencem ao mesmo plano.

2.ª lei da reflexão

O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.

i = r

Espelho plano

Definição

Quando a fronteira F que delimita os meios (A) e (B) é plana e o fenômeno de reflexão da luz é predominante, dizemos que a fronteira F é um "espelho plano".

O espelho plano é representado pelo esquema a seguir:

Se tivermos diante do espelho um livro no qual está escrita a palavra FÍSICA, na imagem do livro, dada pelo espelho, a palavra FÍSICA aparece escrita de trás para frente (observe a figura acima).

O objeto e a sua imagem dada pelo espelho plano são, portanto, figuras iguais, porém não superponíveis, e são chamadas "figuras enantiomorfas".

Natureza da imagem

Para um espelho, o objeto real ou imagem real se posiciona na frente do espelho, isto é, na região onde a luz (incidente ou refletida) está presente; o objeto virtual ou imagem virtual se posiciona atrás do espelho, isto é, na região onde a luz (incidente ou refletida) não está presente. 

Isto posto, em virtude da simetria, concluímos que o objeto e sua imagem ficam em semiespaços opostos em relação à superfície do espelho, isto é, um na frente e o outro atrás do espelho, e, portanto, têm naturezas opostas, sendo um deles real e o outro virtual.

Os Destaques Século II d.C.: Heron de Alexandria define as leis básicas da reflexão da luz: 1) Os raios incidente, refletido e a reta normal são coplanares. II) Os ângulos de incidência e de reflexão são congruentes. Século XV.: Leonardo da Vinci (1452-1519) redigiu suas anotações de tal maneira que o leitor só entendia ao lê-las refletidas num espelho plano. A causa desse fato é alvo de controvérsia: da Vinci desejava dificultar o acesso a suas ideias inovadoras, era disléxico ou, por ser canhoto, não queria borrar seus textos e ilustrações enquanto escrevia?

Exercícios propostos

1. (UFRN-MODELO ENEM) – No intuito de fazer com que seus alunos pensem em Física no cotidiano, um professor mostra a figura abaixo e faz a seguinte pergunta:

“Se uma menina maquia seu rosto, que está a 30cm da superfície refletora de um espelho plano, qual será a distância entre o rosto da menina e a imagem formada por esse espelho? "

Os alunos devem responder que a distância é de

a) 60,0cm 

b) 30,0cm 

c) 15,0cm

d) 5,0cm 

e) zero

2. (FUVEST-SP-MODELO ENEM) – Um motorista de automóvel, ao olhar para o seu retrovisor, vê um caminhão e lê, na imagem do para-choque, a palavra SORRIA. Podemos concluir que no para-choque do caminhão estava escrito:

a) S O R R I A

b) 

c) 

d) 

e) 

3. (VUNESP-UEA-MODELO ENEM) – Uma pessoa encontra-se em pé na frente de um espelho plano vertical e nele vê sua imagem. Se a pessoa se afastar do espelho, que permanece fixo, a imagem

a) continua à mesma distância do espelho e seu tamanho diminui.

b) continua à mesma distância do espelho e seu tamanho não se altera.

c) afasta-se do espelho e seu tamanho aumenta.

d) afasta-se do espelho e seu tamanho não se altera.

e) afasta-se do espelho e seu tamanho diminui.

4. Na figura temos um objeto real P e um observador, representado apenas pelo seu olho.

Desenhe um raio de luz que permita ao observador enxergar a imagem de P refletida pelo espelho plano.

Gabarito

1. RESOLUÇÃO:

A imagem é simétrica: 60,0cm

Resposta: A

2. RESOLUÇÃO:

A imagem é enantiomorfa ao objeto.

Resposta: C

3. RESOLUÇÃO:

Por simetria, a imagem afasta-se do espelho e o tamanho não se altera.

Resposta: D

4. RESOLUÇÃO: