Espelhos Esféricos
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Espelhos Esféricos
Prof. Junior Penha
Espelhos esféricos - IntroduçãoOs espelhos esféricos são calotas esféricas polidas.
ConvexoPolido por fora
CôncavoPolido por
dentro
C
Espelhos Esféricos – Elementos
Centro de Curvatura (C): É o centro da superfície esférica.
Raio de Curvatura (R): É o raio da superfície esférica.
Vértice (V): É o pólo da calota esférica.
Eixo Principal (E.P.): É a reta definida pelo centro de curvatura e pelo vértice.
Eixo Secundário (E.S.): É qualquer reta que passa pelo centro de curvatura mas não passa pelo vértice.
Ângulo de Abertura (): É o ângulo plano determinado pelos eixos secundários que passam por pontos diametralmente opostos do contorno do espelho.
R
E.P.
E.S.
V
Esp. Esféricos – Condições de GaussOs espelhos devem ter um pequeno ângulo de
abertura (10º).Os raios incidentes sobre o espelho devem ser
paralelos ou pouco inclinados em relação ao eixo principal e próximos do mesmo.
Em nosso curso, salvo recomendação em contrário, todos os espelhos esféricos obedecem às condições de Gauss.
Não satisfaz as condições de Gauss
Satisfaz as condições de gauss
CC
Focos dos Esp. esféricos Nos espelhos esféricos quando um feixe de raios luminosos
incide paralelamente ao eixo principal, as direções dos raios refletidos passam, necessariamente, por um mesmo ponto do eixo principal denominado Foco Principal ( F ).
F F
Espelho côncavoFoco Real
Espelho convexoFoco Virtual
Esp. Esféricos – Formação de imagem
A imagem é formada pelo encontro dos raios refletidos.
Esp. convexo
CFV
Esp. côncavo
C F V
Esp. Esféricos – Raios Notáveis
O raio de luz que incide na direção do centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo
Esp. côncavo
C F V
Esp. côncavo
C F V
Esp. côncavo
C F V
• O raio de luz que incide paralelo ao eixo principal reflete-se na direção do foco principal
Esp. convexo
CFV
Esp. convexo
CFV
Esp. convexo
CFV
• O raio de luz que incide na direção do foco principal reflete-se paralelo ao eixo principal
• O raio de luz que incide sobre o vértice reflete simetricamente em relação ao eixo principal
O
C F VI
Formação das Imagens – Esp. côncavo
• Objeto real situado no infinito.
• Imagem:Realem F
Formação das Imagens – Esp. côncavo
Objeto real situado antes do centro de curvatura.
C F V
O
I
• Imagem: real, invertida e
menorEntre C e F
Formação das Imagens – Esp. côncavo
Objeto real situado sobre o centro de curvatura.
C F V
O
I
• Imagem: real, invertida e
igualem C
Formação das Imagens – Esp. côncavo
• Objeto real situado entre o centro e o foco.
C F V
O
I
• Imagem: real, invertida e
maiorDepois de C
Formação das Imagens – Esp. côncavo
• Objeto real situado sobre o foco.
C F V
O
I
• Imagem: imprópriaNo infinito
Formação das Imagens – Esp. côncavo
• Objeto real situado entre o foco e o vértice.
C F V
O
• Imagem:Virtual, direita e
maior“atrás do espelho”
I
Formação das Imagens – Esp. convexoObjeto real na frente do espelho
CFV
OI
• Imagem:Virtual, direita e
menor“atrás do espelho”
Esp. esféricos – Estudo Analítico
Equação de Gauss
Convenção de sinais:
Real +Virtual −
f = distância focalp = distância do
objeto ao vértice.p’ = distância da
imagem ao vértice.R = raio do espelho.
'111ppf
2Rf
Esp. Esféricos – Estudo Analítico
Ampliação ou Aumento Linear Transversal
pp
OIA '
A = Ampliação, é um número adimensional e sempre tomado em valor absoluto;
Essa equação não necessita de sinais. Basta lembrar que se o objeto e a imagem tiverem a mesma natureza a imagem será invertida. Se tiverem naturezas diferentes, será direita.
Exercícios• 16. Um observador, situado a 60cm de um espelho
esférico, vê sua imagem direita e ampliada duas vezes. A distância focal e o tipo do espelho são, respectivamente:
Alternativa D
espelho? de tipo?
22
virtualIm.direita Imagem60
fOIOI
cmp
côncavo Esp.)( 12012011
120121
1201
6011
'111
120602' virtualIm. 2'
2''
fcmfff
fppf
cmppp
pp
pp
OI
Exercícios• 17. Utiliza-se um espelho esférico côncavo, de
60cm de raio, para projetar sobre uma tela a imagem de uma vela ampliada em 5 vezes. A distância da vela ao espelho é:
Alternativa B
?55
real Im.projetada Im.60
pOIOI
cmR
cmppp
ppppf
cmRf
pppp
pp
OI
365
6301
515
301
511
301
'111
real foco 30260 2
real Im. 5'
5''
Exercícios• 19. (PUC-RS) Utilizando um espelho esférico, deseja-
se obter uma imagem “I” de um determinado objeto “O”. Sabendo-se que a imagem deve ser direita e reduzida a 1/5 da altura do objeto, e que deve ficar localizada a 12cm do espelho, pode-se afirmar que deve ser utilizado um espelho:
Alternativa B
virtualIm. 12'51
51
virtualIm.direita Im.60
cmpOIOI
cmR
convexoEspfcmfff
fppf
cmp
pppp
pp
OI
.)(1560
4160
511121
6011
'111
60125
real Obj. '551''
cmRfR30
1522
Exercícios2. Um espelho côncavo é útil para se maquiar ou
fazer a barba, pois ele pode dar uma imagem direta e aumentada do rosto. Para se obter essa imagem, a que distância o rosto deve estar do espelho?
C
FA
O I
Alternativa A
Exercícios• 3. Uma pessoa utiliza um espelho côncavo para
concentrar raios solares e acender um fósforo. A cabeça do fósforo deve estar localizada:
C
FAO
Alternativa E
Exercícios• 4. (UFU‑MG) A imagem do objeto luminoso AB
através do espelho convexo:
Alternativa A
F C
V
A
B
A’
B’
Exercícios• 5. Dois espelhos côncavos são colocados um em
frente ao outro, com seus pontos focais localizados sobre uma mesma reta. Considerando os raios luminosos indicados na figura, as distâncias focais dos espelhos 1 e 2, em cm, são, respectivamente:
Alternativa C
24cm 36cm
espelho 1 espelho 2 C1
R1 f2
F2 cmfcmf
Rf
3612
224
2
2
1
11
Exercícios• 7. (Fatec SP) Uma menina observa a imagem de
seu rosto em um espelho esférico convexo. A medida que ela aproxima o rosto do espelho, a imagem que ela vê:
Alternativa A
CFV
OI
aumenta e espelho do aproxima
espelho do aproximadiminui e espelho do afasta
espelho do afasta
IO
focoIO
Exercícios• 8. Um objeto real se aproxima de um espelho
côncavo, partindo de uma posição situada além do centro de curvatura, indo até o plano focal. Quanto à imagem, podemos afirmar que:
Alternativa C
aumenta e espelho do afastaespelho do aproxima
IO
IfocoO
focoIO
C F V
O
I
Exercícios• 9. (PUC/Campinas SP) Um objeto real desloca se
do plano focal no sentido do vértice de um espelho côncavo. Com relação à sua imagem, podemos afirmar que:
Alternativa C
diminui e espelho do aproxima
espelho do aproximaespelho) do (afasta
espelho) do (afasta
IOI
focoO
C F V
O I
Exercícios• 12. Uma vela acesa é colocada em frente a um
espelho convexo de distância focal 20cm, perpendicularmente ao seu eixo principal e a 20cm do seu vértice. Tendo a vela 10cm de comprimento, a sua imagem terá as características:
Alternativa B
direita Im. virtualIm.
52010
10
virtual)(Im. 10''1
201
201
'111
1020
convexo) (esp. 20
cmIIpp'
OI
cmpp
ppfcmOcmpcmf