3 - Reflexão em espelhos esféricos: Experimentos

3.1 - Perfis de espelhos esféricos / Trajetória dos raios
3.2 - Perfis de espelhos esféricos / Determinação do foco
3.3 - Espelhos Esféricos
3.4 - Espelhos côncavos / Foco
3.5 - Espelhos Côncavos / Formação de Imagens
3.6 - Espelhos Convexos / Formação de Imagens.

Objetivo: Observar a trajetória de raios refletidos em perfis de espelhos esféricos.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com três fendas;
• plataforma;
• perfis de espelhos esféricos;
• folhas de papel branco;
• fita adesiva.

• Fixe, com o auxilio de fita adesiva, uma folha de papel branco sobre a plataforma.
• Monte os instrumentos conforme o esquema da Figura 3.12.

 

 


Figura 3.12: Disposição, sobre o trilho, da fonte de luz, da fenda tripla e da plataforma
 

• Coloque o perfil de espelho esférico côncavo sobre a plataforma.
• Ligue a fonte de luz e faça os raios incidirem sobre o espelho.
• Observe a trajetória dos raios refletidos.
• Retire as fendas e observe novamente a reflexão da luz.
• Troque o perfil de espelho côncavo pelo convexo e repita a experiência.
• Descreva, com suas próprias palavras, o que acontece com os raios de luz refletidos em cada um dos espelhos.

Objetivo: Determinar a distância focal dos perfis de espelhos esféricos.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com três fendas;
• plataforma;
• perfis de espelhos esféricos;
• folhas de papel branco.

• Monte o trilho ótico e os elementos como no caso da experiência anterior.
• Coloque sobre a plataforma o perfil de espelho côncavo.
• Afaste o diafragma com as fendas da fonte de luz, a fim de que os três raios sejam aproximadamente paralelos.
• O raio central deve refletir sobre si mesmo (isso definirá o eixo principal do espelho).
• Se você agiu corretamente, os raios refletidos devem cruzar o eixo principal num mesmo ponto, denominado foco do espelho côncavo.
• Apoie o espelho côncavo sobre a plataforma e desenhe o seu contorno.
• Marque, sobre o papel, as posições do foco e do vértice do espelho.
• Retire o espelho da plataforma.
• Meça a distância entre o foco e o espelho (distância focal do espelho).
• Agora, troque o perfil de espelho côncavo pelo convexo.
• Proceda como antes, fazendo com que o raio central seja refletido sobre si mesmo.
• Trace o contorno do espelho convexo.
• Marque alguns pontos sobre a trajetória de cada um dos três raios, antes e depois de serem refletidos.
• Retire o espelho da plataforma.
• Agora, trace a trajetória de cada raio.
• Se você agiu corretamente, os prolongamentos dos raios refletidos devem se cruzar num mesmo ponto sobre o eixo principal, situado atrás do espelho.
• Esse ponto é definido como foco do espelho convexo.
• Prolongue os raios refletidos e ache o foco desse espelho.
• Meça a distância focal do espelho (distância entre o foco e o vértice do espelho).
• Compare os seus resultados com os de outros colegas.

Objetivo: Conhecer os espelhos esféricos e observar as imagens provenientes deles.

Material: Todos os espelhos esféricos que estiverem à disposição, côncavos e convexos.

Procedimento:

• Aproxime um espelho côncavo de seu olho.
• Agora, afaste-o lentamente observando o que ocorre com a imagem.
• Repita a experiência utilizando um espelho convexo.
• Que diferença se observa entre as imagens geradas pelo espelho côncavo e pelo convexo?
• Qual desses dois tipos de espelho esférico aumenta o campo visual?
• Por esse motivo, esse espelho pode ser encontrado em várias situações do cotidiano: como espelhos retrovisores de motos, carros e ônibus, no interior de alguns estabelecimentos comerciais, para evitar furtos etc.

3.4 - Espelhos côncavos / Foco

Objetivo: Medir o valor aproximado da distância focal dos espelhos côncavos.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• espelhos côncavos;
• anteparo;
• folha de papel branco;
• trena.

• Fixe, com fita adesiva, uma folha de papel branco no anteparo.
• Faça um furo de aproximadamente 2 cm na folha de papel, no centro do anteparo.
• Ligue a fonte de luz e coloque-a fora do trilho, a uma distância de 3 a 5 m da lente, conforme indica a Figura 3.13.

 

 


 Figura 3.13: Disposição da fonte de luz e do trilho ótico com o anteparo e o espelho côncavo
 

• Nessas condições, o feixe de luz que chega até o espelho é praticamente paralelo.
• Portanto, os raios refletidos convergirão sobre o foco do espelho.
• Movimente o anteparo até obter uma imagem nítida projetada no próprio anteparo, ao lado do furo no papel.
• Nesse ponto, aproximadamente, está situado o foco do espelho.
• Com o auxílio da trena, meça a distância focal do espelho.
• Anote esse valor, para utilizá-lo posteriormente.
• Troque o espelho por outros também côncavos e meça as suas distâncias focais, anotando sempre os resultados.
• Segundo alguns historiadores, Arquimedes utilizou esse princípio, no século III a.C., para queimar os navios romanos.

Objetivos:

• Observar a projeção de imagens reais formadas por espelhos côncavos.
• Calcular a distância focal dos espelhos utilizando a equação de Gauss.
• Verificar a validade da Equação da Ampliação para os espelhos esféricos (caso de imagem real).

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com letra "F";
• espelhos côncavos;
• anteparo;
• folha de papel branco;
• fita adesiva;
• trena.

• Fixe uma folha de papel branco sobre o anteparo.
• Coloque o anteparo fora do trilho, conforme mostra a Figura 3.14.




Figura 3.14 - Disposição do trilho ótico com fonte de luz, diafragma "F" e espelho côncavo, e disposição do anteparo colocado ao lado do trilho
 

• Procure direcionar o espelho para o anteparo, a fim de projetar a imagem sobre ele.
• Movimente o anteparo até obter uma imagem nítida (esquema das Figuras 3.4a; 3.5 ou 3.6).
• Meça as distâncias do objeto ao espelho (p) e da imagem ao espelho (q).
• Utilizando a equação de Gauss, calcule a distância focal do espelho (observe a convenção de sinais).
• Repita essa experiência, pelo menos mais quatro vezes.


• Preencha a Tabela 3.1 com os dados obtidos.
Clique aquí para preencher a Tabela 3.1
• Ao final, calcule o valor médio entre todas as medidas da distância focal do espelho.
• Quanto maior for o número de medidas, maior será a precisão do resultado.
• Compare esse resultado com aquele obtido na experiência anterior.
• Repita a experiência mais uma vez, medindo, além das distâncias p e q, as alturas do objeto (OO') e da imagem (II').
• Observe que a relação II'/OO' deve ser aproximadamente igual a -p/q (Equação 3.2 da Ampliação para os espelhos esféricos).
• Por que a igualdade acima não é exata?
• Verifique que, ao aproximarmos o objeto do espelho a imagem vai aumentando e, ao mesmo tempo, vai ficando cada vez mais distante do espelho.
• Colocando o objeto sobre o foco do espelho, a imagem estará situada no infinito (Figura 3.7).
• Colocando o objeto entre o espelho e seu foco, a imagem formada deixa de ser real e passa a ser virtual (Figura 3.8).
• Nesse caso, semelhante ao que ocorre ao espelho plano, a imagem está localizada atrás do espelho côncavo e não pode mais ser projetada. Verifique.
• Você poderá observar essa imagem colocando seu olho no lugar do anteparo e olhando diretamente para o espelho.
• Verifique que a imagem gerada por um espelho convexo nunca pode ser projetada (Figura 3.4b).

Objetivos:

• Observar as imagens formadas por um espelho convexo.
• Calcular a distância focal dos espelhos utilizando a equação de Gauss.

• Trilho ótico;
• espelhos convexos;
• varetas coloridas;
• trena.

• Monte o experimento, como ilustra a Figura 3.15.



 Figura 3 - 15 - Disposição do objeto (vareta colorida) e do espelho convexo, sobre o trilho ótico
 

• A vareta será o nosso objeto.
• Varie a distância do objeto ao espelho e observe que a imagem será sempre virtual, direita e menor que o objeto (Figura 3.4b).
• Analogamente ao que foi feito no caso dos espelhos planos, vamos determinar a posição da imagem através do método da paralaxe.
• Coloque uma vareta auxiliar atrás do espelho.
• Olhando para o espelho, você verá a imagem do objeto, e acima do espelho você verá a ponta da vareta auxiliar.
• Utilizando o método da paralaxe, faça a imagem do objeto coincidir com a ponta da vareta auxiliar, situada atrás do objeto.
• Meça as distâncias da imagem ao espelho (q) e do objeto ao espelho (p).
• Utilizando a lei de Gauss, calcule a distância focal do espelho.
• Repita a experiência pelo menos mais quatro vezes.


• Preencha a Tabela 3.2 com os resultados
Clique aquí para preencher a Tabela 3.1
• Calcule o valor médio entre as medidas da distância focal do espelho.
• Compare os seus resultados com os dos seus colegas.