Dois espelhos, um côncavo e o outro convexo, foram colocados em cima de um transferidor, cujo vértice coincidia com o ponto (0,0); o eixo principal do espelho coincidia com o eixo de 0º do transferidor. Um feixe singular de luz incide sob o vértice de cada espelho, com o mesmo ângulo de incidência. Qual é o resultado obtido?
Passo 1
Vamos resumir o que o enunciado nos diz e identificar o que precisamos para resolver o exercício.
Resumo do enunciado:
Temos dois espelhos, um côncavo e outro convexo, colocados sobre um transferidor. O vértice dos espelhos está no ponto (0,0), e o eixo principal de cada espelho está alinhado com o eixo de 0º do transferidor. Um único feixe de luz incide sobre o vértice de cada espelho com o mesmo ângulo de incidência.
Temos dois espelhos, um côncavo e outro convexo, colocados sobre um transferidor. O vértice dos espelhos está no ponto (0,0), e o eixo principal de cada espelho está alinhado com o eixo de 0º do transferidor. Um único feixe de luz incide sobre o vértice de cada espelho com o mesmo ângulo de incidência.
Conteúdo da matéria:
- Reflexão da luz
- Propriedades dos espelhos côncavos e convexos
- Leis da reflexão
O que vamos precisar:
- Entender como a luz se comporta ao incidir em espelhos côncavos e convexos.
- Aplicar a lei da reflexão, que diz que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
- Conhecer as características das imagens formadas por cada tipo de espelho.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que são espelhos côncavos e convexos.
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Espelho Côncavo: É um espelho que tem a superfície refletora voltada para dentro, como o interior de uma colher. Ele pode formar imagens reais ou virtuais, dependendo da posição do objeto em relação ao foco.
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Espelho Convexo: Tem a superfície refletora voltada para fora, como a parte externa de uma bola. Ele sempre forma imagens virtuais, reduzidas e diretas, independentemente da posição do objeto.
Passo 3
Agora, vamos pensar no que significa um feixe de luz incidir sobre o vértice de cada espelho com o mesmo ângulo de incidência.
- Vértice do espelho: Ponto central onde o eixo principal e a superfície do espelho se encontram.
- Ângulo de incidência: O ângulo que o feixe de luz faz com a normal (linha perpendicular à superfície) no ponto de incidência.
Como os espelhos estão alinhados com o eixo de 0º do transferidor, o feixe de luz está incidindo de maneira simétrica em relação a esse eixo.
Passo 4
Vamos aplicar a lei da reflexão para cada espelho.
Lei da Reflexão: O ângulo de incidência (θi) é igual ao ângulo de reflexão (θr).
Para ambos os espelhos, o feixe de luz incide com o mesmo ângulo em relação à normal na superfície do espelho.
- Espelho Côncavo: O feixe refletido converge ou diverge, dependendo do ângulo e da posição do foco.
- Espelho Convexo: O feixe sempre diverge após a reflexão.
Passo 5
Visualizando a reflexão em cada espelho:
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No Espelho Côncavo: Como o feixe incide no vértice e o espelho é côncavo, o feixe refletido tende a se concentrar em um ponto focal real na frente do espelho, se o ângulo for adequado.
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No Espelho Convexo: O feixe refletido diverge, como se estivesse vindo de um ponto focal virtual atrás do espelho.
Passo 6
Como ambos os espelhos estão posicionados sobre o transferidor com o eixo principal em 0º, e o feixe de luz incide simetricamente, as reflexões vão ocorrer de maneira organizada em relação a esse eixo.
Resultado esperado:
- No espelho côncavo, o feixe refletido converge para um ponto focal real pela frente do espelho.
- No espelho convexo, o feixe refletido diverge como se estivesse vindo de um ponto focal virtual atrás do espelho.
Resposta
Quando um feixe de luz incide com o mesmo ângulo no vértice de um espelho côncavo e de um espelho convexo colocados sobre um transferidor alinhados no eixo de 0º, o espelho côncavo refletirá o feixe convergindo para um ponto focal real à sua frente, enquanto o espelho convexo refletirá o feixe divergindo como se provinhesse de um ponto focal virtual atrás dele.