Para um espelho convexo, um raio incide paralelo ao eixo principal. Após a reflexão, o raio parece:
\bigcirc a. Refletir paralelamente ao eixo.
\bigcirc b. Passar pelo centro de curvatura real.
\bigcirc c. Vir do vértice do espelho.
\bigcirc d. Vir do foco virtual.

Passo 1

O enunciado pergunta: para um espelho convexo, um raio incide paralelo ao eixo principal; após a reflexão, o raio parece o quê? As alternativas são:
a. Refletir paralelamente ao eixo.
b. Passar pelo centro de curvatura real.
c. Vir do vértice do espelho.
d. Vir do foco virtual.
Informação dada: o espelho é convexo e o raio incidente é paralelo ao eixo principal.

Passo 2

Vamos identificar os elementos do espelho e as quantidades relevantes (explicando devagar, com calma).
Definições importantes:
  • Vértice V: ponto central da superfície do espelho (ponto onde o eixo principal corta o espelho).
  • Centro de curvatura C: centro da esfera da qual a superfície do espelho é um pedaço. Para espelho convexo, C fica do lado oposto ao espaço onde ficam os objetos (ou seja, “atrás” do espelho).
  • Foco F: ponto sobre o eixo principal tal que raios paralelos ao eixo, após reflexão, parecem divergir de F. Para espelho esférico, existe a relação entre o raio de curvatura R e a distância focal f:
f=\frac{R}{2}.
Aqui R é a distância VC e f é a distância VF. No espelho convexo, F está atrás do espelho (é um foco virtual).

Passo 3

Apresentando a fórmula padrão (fórmula que você pode usar na prova) e explicando o que cada símbolo significa: a equação dos espelhos esféricos é
\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=\frac{1}{f},
onde:
  • p é a distância do objeto até o vértice V (distância objeto),
  • q é a distância da imagem até o vértice V (distância imagem),
  • f é a distância focal VF.
    Essa fórmula vem da geometria dos triângulos formados pelos raios para condições paraxiais (pequenos ângulos) e é uma ferramenta direta: se você sabe p e f, acha q; se o objeto está no infinito, usa um limite.

Passo 4

Aplicando ao caso do enunciado: o raio incidente é paralelo ao eixo. Isso é equivalente a dizer que o objeto está na direção do infinito (ou seja, p\to\infty). Colocando isso na equação do espelho:
\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=\frac{1}{f} \quad\Longrightarrow\quad \frac{1}{\infty}+\frac{1}{q}=\frac{1}{f}.
Como \tfrac{1}{\infty}=0, obtemos
\frac{1}{q}=\frac{1}{f}\quad\Rightarrow\quad q=f.
Interpretação física: a imagem de um objeto no infinito fica localizada no foco F. No caso do espelho convexo, essa imagem está “atrás” do espelho, ou seja, é uma imagem virtual. Portanto, o raio refletido diverge, mas se você prolongar o raio refletido para trás (fazer a extensão à esquerda), essas extensões concorrem em F. Em palavras simples: o raio refletido parece vir do foco virtual.

Passo 5

Resumo físico e conclusão amigável: raios paralelos ao eixo que atingem um espelho convexo se refletem de modo a divergir; no entanto, se você prolongar esses raios refletidos para trás do espelho, eles se cruzam no ponto F, o foco virtual. Esse é exatamente o comportamento descrito pela alternativa d.

Resposta

d. Vir do foco virtual.

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