Agora todos nós sabemos que um objeto só é visível para nós se a luz refletida ou emitida por ele atingir nossos olhos. Vamos entender o fenômeno da reflexão da luz.
Nesta aula vamos aprender:
Você já observou uma tocha em um quarto escuro atingindo um espelho plano ou uma parede? O que acontece com a luz. Você verá alguns dos raios de luz voltarem. Esse fenômeno é chamado de reflexão da luz.
Quando um raio de luz atinge o limite de dois meios, como ar e vidro, uma parte da luz é retornada ao mesmo meio. Isso é chamado de "Reflexão da luz". Uma superfície altamente polida, como um espelho, reflete a maior parte da luz que incide sobre ele.
Considere um raio de luz incidente na superfície de um espelho plano,
Raio incidente é o raio de luz que incide sobre a superfície.
O raio refletido é o raio incidente que retorna ao mesmo meio após atingir a superfície refletida.
Ponto de incidência , que é 'P' aqui é o ponto na superfície refletida onde o raio incidente atinge e o raio refletido é refletido.
Normal é a linha traçada perpendicularmente à superfície refletora no ponto de incidência.
Ângulo de incidência (i) é o ângulo entre a normal e o raio incidente.
Ângulo de reflexão (r) é o ângulo entre o raio normal e o raio refletido.
As leis de reflexão da luz afirmam que,
Reflexão Regular: Se os raios incidentes paralelos são refletidos de tal forma que todos os raios refletidos também são paralelos entre si, essa reflexão é chamada de reflexão regular ou reflexão especular. Por exemplo, a reflexão de uma superfície lisa polida como um espelho plano mostra uma reflexão regular. O ângulo de incidência para todos os raios paralelos de luz que incidem sobre uma superfície lisa é o mesmo e o ângulo de reflexão para todos os raios de luz refletidos também é o mesmo, portanto, os raios paralelos de luz incidindo sobre uma superfície lisa são refletidos como a feixe de raios paralelos em apenas uma direção. Devido a esta propriedade espelho, superfície de metal polido e água parada formam imagens. Também podemos direcionar a luz do sol para lugares escuros pelo reflexo regular da luz usando uma superfície brilhante.
Reflexão irregular : Quando um feixe paralelo de luz incidente incide sobre uma superfície irregular ou áspera, eles são refletidos em diferentes direções, tal reflexão é chamada de reflexão irregular ou reflexão difusa . Os raios incidentes não permanecem paralelos após a reflexão, eles são refletidos em direções diferentes. Por quê? A resposta para isso é que as partículas de superfície áspera estão todas voltadas em direções diferentes, devido a isso os ângulos de incidência para todos os raios de luz paralelos são diferentes e, portanto, o ângulo de reflexão de todos os raios também é diferente. Por exemplo, raios caindo em superfícies ásperas como parede e piso. Vemos objetos não luminosos devido à reflexão difusa. Um livro sobre a mesa é visto de todas as partes da sala devido à reflexão difusa da luz de sua superfície. A superfície do livro sendo áspera reflete a luz em todas as direções, portanto, o livro é visto de todas as partes da sala.
Nota: O brilho de um objeto depende da intensidade dos raios de luz incidentes e também da refletividade do objeto.
Pergunta: Por que um espelho forma uma imagem, mas a parede não?
Resposta: No espelho, a parte refletiva é muito plana, então depois de refletir no espelho a luz tem o mesmo padrão de antes e pode formar uma imagem. Mas a superfície da parede é áspera, então os raios de luz refletem em todas as direções diferentes e se misturam no processo. É o mesmo que ver seu reflexo em uma folha lisa de papel alumínio. Amasse o papel alumínio e tente ver sua imagem, ela não será mais visível.
Agora que entendemos o que é reflexão, vamos aprender mais sobre espelhos planos e como eles formam imagens.
Espelhos planos são feitos colocando uma fina camada de nitrato de prata ou alumínio atrás de um pedaço plano de vidro. São espelhos com superfície refletiva plana.
O diagrama de raios abaixo mostra como vemos uma imagem em um espelho plano. Os raios de luz do objeto atingem o espelho e refletem de acordo com a lei da reflexão. Quando alguns dos raios de luz entram em nosso olho, nosso olho e cérebro interpretam esses raios como tendo viajado em um caminho em linha reta. Portanto, nossos olhos e cérebro rastreiam os raios de luz de volta para uma posição de onde parecem ter vindo. Nesta posição, vemos uma imagem.
Os raios incidentes 1 (começando da ponta da vela) e 2 (começando da ponta da vela) atingem a superfície do espelho, seguem as leis da reflexão e atingem o olho do observador. Se os raios refletidos são estendidos para trás atrás do espelho (veja as linhas tracejadas 5 e 6), eles parecem se originar dos pontos A' e B'. Ao formar imagens de todos os pontos do objeto, obtemos uma imagem vertical do objeto atrás do espelho.
O espelho plano forma uma imagem virtual. Aqui vemos que os raios de luz divergem ou se separam após a reflexão, portanto, quando os raios de luz de uma fonte não se cruzam para formar uma imagem. Em vez disso, eles podem ser "rastreados" até um ponto atrás do espelho. As imagens virtuais podem ser vistas diretamente sem usar uma tela para projeção. Imagens virtuais são formadas atrás do espelho onde a luz nunca chega. Imagens virtuais são imagens verticais.
Acontece em um conceito muito simples que em um espelho plano a distância do objeto ao espelho será igual à distância da imagem ao espelho então quando você tem 'IF' escrito e a formação da imagem acontece, a distância de F do espelho é igual ao F formado no espelho.
A invenção do espelho plano é de fato a maior contribuição para a humanidade. Sabemos agora que os espelhos planos são usados principalmente para ver o reflexo de um objeto. Alguns dos usos do espelho plano são:
1. Os espelhos planos são usados como espelhos.
2. Eles são usados em fogões solares para refletir a maior parte da luz do sol para capturar e concentrar o poder do sol para cozinhar alimentos.
3. Eles também são usados na construção de periscópio que é usado em submarinos. Os espelhos planos usados no periscópio refletem a imagem de todos os navios que estão presentes na superfície da água. O diagrama abaixo mostra o princípio no qual o periscópio é projetado.
4. Eles também são usados para fazer um caleidoscópio, um brinquedo que produz belos padrões. Interessado em fazer um para você?
5. Eles também são usados em vários instrumentos científicos como microscópios.
6. Usado em Automóveis para refletir um poderoso feixe de luz paralela, os veículos utilizam amplamente espelhos em seus faróis.
7. Usado em tochas - Espelhos planos são usados em tochas e lanternas para refletir os feixes de luz.
8. Usado pelos dentistas para ver as imagens dos dentes e examiná-los.
Experimente para você experimentar - Vamos ver como podemos criar belas imagens usando o reflexo da luz por um espelho plano fazendo um caleidoscópio.
Materiais requisitados:
Três pequenos espelhos que são aproximadamente do mesmo tamanho. Papelão fino. Transparência aérea ou protetor de página de plástico, peças de vidro coloridas, fita adesiva.
O que fazer:
1. Cole as bordas longas dos espelhos com fita adesiva para que formem uma forma de pirâmide, com os lados refletores dos espelhos voltados para dentro.
2. Em seguida, corte um triângulo de papelão fino para encaixar em uma extremidade do caleidoscópio e prenda-o com fita adesiva. Use um lápis afiado para fazer um buraco no centro do papelão, para servir de olho mágico.
3. Corte dois triângulos de uma substância transparente, como uma transparência de plástico, para encaixar na outra ponta; cole duas das bordas para formar um envelope de três lados e coloque pedaços de vidro colorido dentro. Feche o terceiro lado com fita adesiva e, em seguida, use fita adesiva para prender o envelope no final do caleidoscópio.
4. Agora, olhe pela extremidade que tem o olho mágico e aponte o caleidoscópio para uma fonte de luz. Os objetos coloridos na outra extremidade refletirão nos espelhos em padrões em forma de estrela.
Desafio: Qual é o comprimento mínimo de um espelho plano necessário para ver a imagem completa de um menino que tem 4 pés de altura?
Solução: Para ver a imagem completa de uma pessoa, o tamanho mínimo do espelho deve ser metade da altura da pessoa. Vamos tentar provar isso usando um diagrama de raios.
O raio do pé atinge o espelho no ponto Y, retorna e atinge seus olhos. Raio de luz a partir de sua cabeça atinge o espelho no ponto X e reflete seus olhos. O comprimento mínimo do espelho necessário para ver toda a imagem do menino é XY.
Para tornar o ângulo de incidência igual ao ângulo de reflexão, a linha normal N deve estar exatamente a meio caminho entre o ponto de observação e os pés. Portanto, XY = Metade da altura do menino.
Resposta: A altura mínima exigida do espelho é de 2 pés.