Espelhos Côncavos
Os espelhos côncavos são encurvados (abaulados) para dentro.
Trata-se de uma superfície esférica que apresenta na parte interna o seu lado refletor.
Dependendo da posição que o objeto ocupa diante desse espelho podemos obter uma imagem conjugada real ou ainda virtual, quando o objeto situa-se sobre o plano focal do espelho.
A sua orientação pode apresentar-se direita ou invertida, respectivamente, para imagens virtuais e reais, dependendo da posição do objeto em relação ao espelho.Os espelhos côncavos são muito usados por mulheres para passar maquiagem no rosto, pois amplia a imagem.
Objetivo
Este experimento tem por objetivo construir um espelho côncavo bem como observar como os raios de luz se comportam quando são refletidos por ele.
Contexto
Sabe-se que quando um raio de luz incide em um espelho plano, é refletido com o mesmo ângulo com o qual incidiu em relação à normal. Um espelho esférico é constituído de uma superfície lisa e polida com formato esférico. Se a parte refletora for interna será um espelho côncavo caso a superfície refletora seja a parte externa será um espelho convexo. Se encurvarmos este espelho, de modo que a superfície refletora assuma uma forma côncava, isto não ocorre. Neste caso teremos um espelho côncavo que obedece à algumas propriedades. Uma delas, e a mais interessante neste caso, é que raios que incidem paralelamente ao eixo central desse espelho côncavo, são refletidos passando pelo foco do mesmo, como na figura abaixo. Foco, ou distância focal, é a metade do raio de curvatura do espelho.
F é o foco, C é o centro de curvatura e V é o vértice do espelho
A posição e o tamanho das imagens formadas pelos espelhos côncavos podem ser determinados a partir do comportamento dos raios que saem do objeto e incidem o espelho, podemos pegar apenas três raios notáveis para determinar as características da imagem:
1- Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal é refletido passando pelo foco(F), e o caminho inverso também ocorre.
2- Todo raio que incide sobre o centro de curvatura(C) reflete-se sobre si mesmo.
3- Todo raio que incide sobre o vértice(V) é refletido simetricamente em relação ao eixo principal. O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
Características das imagens nos espelhos esféricos
As características das imagens nos espelhos esféricos mudam de acordo com quando mudamos a posição do objeto na frente do espelho.
Temos dois tipos de imagem, virtual e real:
*Imagem virtual: é vista no ponto de encontro dos prolongamentos dos raios refletidos
*Imagem real: é vista em um ponto onde realmente passam os raios refletidos
Podemos dizer como as imagens irão se comportar sabendo qual a posição do objeto em relação ao espelho:
Características das imagens nos Espelhos Côncavos
1- Objeto localizado antes do centro de curvatura(C):
A imagem é real, está posicionada entre o centro de curvatura(C) e o foco(F), é invertida e o seu tamanho é menor que o objeto.
2- Objeto localizado sobre o centro de curvatura (C):
A imagem é real, está posicionada sobre o centro de curvatura(C), é invertida e tem o mesmo do objeto.
3- Objeto localizado entre o centro de curvatura (C) e o foco (F):
A imagem é real, está posicionada antes do centro de curvatura(C), é invertida e o seu tamanho é maior que o objeto.
4- Objeto localizado sobre o foco(F):
A imagem é imprópria, pois os raios de luz saem paralelos.
5- Objeto localizado entre o foco(F) e o vértice(V):
A imagem é virtual, está posicionada atrás do espelho ou depois do vértice(V), é direita e o seu tamanho é maior que o objeto.
Idéia do Experimento
Um pente e uma lanterna são utilizados para formar feixes luminosos paralelos. Ao interceptar os feixes com um espelho côncavo, observa-se que os raios luminosos são refletidos por ele, passando por um ponto que é a metade do seu raio, ou seja, o foco.
Tabela do Material
| Item | Comentários |
| Garrafa Pet de 2L de refrigerante | Ou qualquer outro objeto/embalagem que possa fornecer um anel com diâmetro semelhante. |
| Embalagem dos Salgadinhos ELMA CHIPS | Utilizamos uma embalagem de BACONZITOS, mas pode ser utilizada a embalagem de qualquer outro salgadinho desta marca. Pode-se utilizar também uma embalagem de pó de café que é feita de um material muito parecido. |
| Pente |
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| Lanterna |
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| Cola branca |
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Montagem
- Corte a garrafa transversalmente de modo a formar um anel (Figura 1).
- Corte o anel ao meio de forma que visto de cima seja um semi-círculo (Figura 2).
- Cole um pedaço da embalagem de salgadinho (com o mesmo tamanho da parte da garrafa) na face côncava do "semi-círculo", tendo cuidado para que a face mais refletora da embalagem fique voltada para a concavidade do "semi-círculo", com a finalidade de se formar um espelho côncavo. A face mais refletora da embalagem é o lado de dentro.
- Ilumine, com a lanterna, a superfície na qual será realizada a experiência, fazendo com que o feixe de luz gerado pela lanterna fique quase paralelo à esta superfície.
- Coloque o pente na frente deste fixe na posição vertical ("em pé").
- A luz gerada pela lanterna foi dividida em pequenos feixes. Colocando o espelho côncavo na frente desses feixes, é possível observar que eles são refletido em direção ao foco do espelho.
Comentário
- Melhores resultados serão obtidos se a lanterna permanecer o mais longe possível do pente.
- Utilizando os mesmos princípios também é possível construir um espelho convexo apenas colando o pedaço da embalagem do outro lado da parte retirada da garrafa.
Esquema Geral de Montagem
Os raios andam paralelos às sombras, que são mais facilmente visualizadas.
Procedimentos e Questões:
- Observe a trajetória de raios refletidos.
- Identifique o foco e o centro de curvatura e o vértice do espelho.
- Quais são as características das imagens que se formam num espelho côncavo?
- Descreva, com suas próprias palavras, o que acontece com os raios de luz refletidos no espelho.
OBS: se não quiser, ou estiver com preguiça de fazer o espelho, nos camelôs você encontra espelhos côncavos por R$ 2,00 ou R$ 3,00.
(fig. 1).
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