Física Experimental III
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Física Experimental III
Bianca dos SantosDiana NathalieMaic MoraisNatanael Barbosa
Espelhos Esféricos de GaussJohann Carl Friedrich
Gauss, astrônomo, matemático
e físico alemão (1777-1855).
Foi reconhecido como
um dos maiores matemáticos de
todos os tempos. Em Física
ocupou-se da otica, de
eletricidade e principalmente de
magnetismo, cuja teoria
matemática formulou em 1839.
Os espelhos esféricos apresentam, em geral, imagens sem nitidez
(imagens de pontos apresentam-se como pequenas manchas) e deformadas
(imagens de objetos planos apresentam curvatura).
Por meio de experiências, Gauss observou que para as imagens obtidas
serem mais nítidas e sem deformações apreciáveis, era necessário que os
raios luminosos incidentes sobre o espelho obedecessem a certas condições.
As condições de nitidez de Gauss são as seguintes:
Os raios incidentes sobre o espelho devem ser paralelos ou pouco inclinados
em relação ao eixo principal e próximos dele. Assim, para se ter nitidez na
imagem, o ângulo de abertura do espelho tem que ser inferior a 10 graus.
Foco de um Espelho Esférico de Gauss
Quando um feixe de raios paralelos incide sobre
um espelho esférico de Gauss, paralelamente ao
eixo principal, origina um feixe refletido
convergente, nos espelhos côncavos, e um feixe
refletido divergente nos espelhos convexos. Esses
raios refletidos ou seus prolongamentos se
encontrarão em um ponto chamado foco principal.
Um espelho na física é uma superfície muito lisa que permite um alto índice de reflexão de luz conseguindo reflectir a imagem que esta diante do mesmo de formas diferentes consoante o seu género (planos e esféricos).
Espelhos
Espelhos Côncavos
Relativamente aos espelhos curvos, resultam do corte de uma esfera em que uma de suas superfícies é espelhada, com reflexão regular (especular). Assim, surgem dois tipos de espelhos, os côncavos e os convexos. No primeiro a superfície refletora é interna, e no segundo externa.
Espelhos planos
Pode-se considerar como um espelho plano, qualquer superfície plana que seja capaz de refletir regularmente a luz incidente.
Espelhos planos
Formação de imagens
Baseado nas leis de reflexão, que também envolvem o principio de Fermat, que diz:“de todos os caminhos possíveis para ir de um ponto a outro, a luz segue aquele que é percorrido no tempo mínimo.”
Espelhos Planos
Formação da imagem
Espelhos Planos
Característica da imagem
Espelhos planos
Translação de um espelho plano
Espelhos Planos
Associação de espelhos planos Determina-se o número de imagens através da fórmula:
onde n é o número de imagens formadas e α o ângulo formado entre os espelhos
Experimento 1062.004E
45°
Experimento 1062.004E
90°
Experimento 1062.004E
60°
Experimento 1062.004E
180°
Experimento 1062.004E
Espelhos paralelos
Aplicações das reflexões múltiplas
entre espelhos planos
Espelhos Planos
O ângulo formado pelo raio (i) incidente e a reta normal (N) é o ângulo De incidência (representado por î ).
Para o raio refletido (r) se aplica uma definição análoga.
O ângulo de reflexão (r) é o ângulo formado pelo raio refletido e a reta normal N.
Espelhos Planos
Primeira lei:
O plano de incidência coincide com o plano de reflexão.
Dito de outra forma essa lei estabelece que "O raio de incidência a reta normal e o raio refletido estão emitidos no mesmo plano."
2ª Lei da Reflexão
O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
Podemos pensar na reflexão como resultado de colisão dos fótons com a superfície de separação entre dois meios.
2ª Lei da Reflexão
O fenômeno da colisão de uma bola de tênis com a parede obedece as mesmas leis da reflexão da luz (e vice-versa).
Material
Trajetória de feixe luminoso
Com espelhos formando 90 graus entre si:
Trajetória de feixe luminoso
Com espelhos formando 90 graus entre si:
Catadióptrico
Dispositivo de reflexão e refração da luz utilizado na sinalização de vias e veículos
(olho de gato).
Mas, por que chamamos de
Sistema “olhos de gato”?
Catadióptrico
Nos felinos atrás da retina existe uma espécie de “espelho”, composto de 15 camadas de células brilhantes, denominado tapetum lucidum. Quando feixes de luz atravessam os olhos e estimulam as células receptoras de luz da retina, os raios então passam adiante e são refletidos pelo espelho e entram em contato pela segunda vez com as células retinianas. Essa “dose dupla” multiplica o efeito da luz e aumenta bastante a visão noturna felina.
Os principais elementos geométricos do espelho esférico côncavo e seus
três raios principais.1062.004G
Espelhos Esféricos
Um plano, ao cortar uma
superfície esférica, divide-a em
duas partes denominadas calotas
esféricas.
Toda superfície refletora
com a forma de uma calota
esférica é um espelho esférico.
Os espelhos esféricos têm grande utilidade na prática. Eles atuam
como lentes, podendo aumentar ou diminuir o tamanho das imagens.
Quanto à classificação, temos dois tipos de espelhos esféricos:
côncavo e convexo.
Espelho Côncavo
O espelho côncavo é o
espelho esférico cuja face interna
da calota é a superfície refletora.
Espelho Convexo
O espelho convexo é o espelho esférico cuja face externa da calota é a superfície refletora.
Os elementos geométricos que caracterizam um espelho esférico são:
Centro de curvatura (C): é o centro da esfera que deu origem ao espelho.
Raio de curvatura (R): é o raio da esfera que deu origem ao espelho.
Vértice do espelho (V): é o ponto mais externo da calota esférica.
Foco principal (F): é o ponto médio localizado entre o centro de curvatura e o
vértice do espelho.
Eixo principal do espelho: é a reta definida pelo centro de curvatura e pelo vértice.
Elementos dos Espelhos Esféricos
Eixo secundário do espelho: é qualquer reta que passa pelo centro de
curvatura, mas não pelo vértice.
Ângulo de abertura do espelho (α): é o ângulo determinado pelos eixos
secundários que passam por pontos diametralmente opostos do contorno
do espelho.
Plano frontal: é qualquer plano perpendicular ao eixo principal.
Plano meridiano: é qualquer plano que contém o eixo principal.
Representação dos Elementos em um Espelho Côncavo
Representação dos Elementos em um Espelho Convexo
Propriedades dos Espelhos Esféricos de Gauss
Todo raio de luz que incide
numa direção que passa pelo
centro de curvatura reflete-se
sobre si mesmo.
Todo raio de luz que incide
paralelamente ao eixo
principal, reflete-se passando
pelo foco e vice-versa.
Todo o raio de luz que incide
sobre o vértice do espelho
reflete-se simetricamente em
relação ao eixo principal.
RAIO INCIDENTE I1 DEVE RETORNAR SOBRE O RAIO INCIDENTE E O PONTO DE INCIDENCIA DIVIDIR O ESPELHO EM DUAS PARTES IGUAIS I1
RAIO INCIDENTE I1 DEVE RETORNAR SOBRE O RAIO INCIDENTE E O PONTO DE INCIDENCIA DIVIDIR O ESPELHO EM DUAS PARTES IGUAIS FV C
GIRE O DISCO ÓTICO DE MODO QUE O RAIO SUPERIOR PASSE PELO FOCO, NÃO HOUVE COMPROVAÇÃO EXPERIMENTAL POR CONTA DE UM ERRO NOTADO APENAS FINALIZARMOS.F
OS TRÊS RAIOS PRINCIPAIS DO ESPELHO ESFÉRICO CONCAVO
Aplicações na Engenharia
Conclusão
Após a conclusão dos experimentos, podemos verificar as propriedades de reflexão de luz nos espelhos, e que essa reflexão depende tanto da forma do espelho quanto do ângulo de incisão do feixe de luz. Podemos ver também sua usabilidade na construção civil e curiosidades naturais destas propriedades.
Referencias
http://www.infoescola.com/optica/espelho-plano/
http://www.infoescola.com/fisica/espelhos-planos/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Espelhos_planos
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/espelhoplano.php
http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/s2-uso-luz natural.html