Questão 1: (a) Um raio luminoso incide perpendicularmente a uma superfície lisa refletora, como um espelho plano. Qual é o valor do ângulo de incidência desse raio luminoso? Explique e se necessário faça diagrama. (b) Qual é a direção do raio refletido quando a incidência fizer um ângulo qualquer com a normal ao espelho? Explique. (c) Quais as características do raio refletido do item (b)?

Passo 1

O enunciado trata da reflexão de um raio de luz em um espelho plano. No item (a) temos incidência perpendicular à superfície e queremos achar o ângulo de incidência; no item (b) vemos um ângulo qualquer de incidência e buscamos a direção do raio refletido; no item (c) pedem as características desse raio refletido. Para resolver usamos a lei da reflexão, que afirma que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão e que tudo se passa em torno da normal à superfície.

Passo 2

(a) Quando um raio incide perpendicularmente ao espelho, ele chega ao longo da normal. Como o ângulo de incidência \theta_i é sempre medido entre o raio e a normal, nesse caso
\theta_i = 0^\circ.
Logo, não há desvio angular: o feixe segue “dentro” da normal.

Passo 3

(b) Para um ângulo qualquer de incidência \theta_i em relação à normal, a lei da reflexão diz que o raio refletido faz o mesmo ângulo \theta_r com a normal, mas do lado oposto. Geometricamente, o raio incidente, a normal e o raio refletido ficam todos no mesmo plano, e o refletido é a imagem especular do incidente em relação à normal.

Passo 4

(c) As principais características do raio refletido são:
– o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência, ou seja,
\theta_r = \theta_i;
– o raio incidente, o raio refletido e a normal são coplanares (formam o plano de incidência);
– a frequência e a velocidade da luz no mesmo meio são invariantes após a reflexão;
– o trajeto do feixe é reversível, ou seja, se permitíssemos que o raio refletido voltasse em sentido contrário, ele seguiria exatamente o caminho do raio incidente.

Resposta

(a) \theta_i = 0^\circ, pois o raio incide ao longo da normal.
(b) O raio refletido é simétrico em relação à normal, fazendo \theta_r = \theta_i.
(c) O refletido satisfaz a lei \theta_r = \theta_i, permanece no mesmo plano de incidência, conserva frequência e velocidade no meio e seu trajeto é reversível.

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