REFLEXÃO EM ESPELHOS ESFÉRICOS CÔNCAVO E CONVEXO

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 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO - UEMA

CENTRO DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS - CECEN

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

EXPERIMENTO DE ÓPTICA

PROFº ANDERSON GOMES

RELATÓRIO: REFLEXÃO EM ESPELHOS ESFÉRICOS CÔNCAVO E CONVEXO E REFRAÇÃO DA LUZ E SUAS LEIS

Alex Richard Lima Paiva

Ednando Silva Almeida

Emerson da Cruz França

Gabriel de Aguiar Oliveira

Gilson Santos de Azevedo

Iann Caio Silva e Silva

São Luís / MA

Junho 2022

1. INTRODUÇÃO

  O estudo da óptica geométrica possibilitou muitos avanços científicos e tecnológicos ao longo da história, como por exemplo a construção de lupas, lunetas, telescópios, microscópios, sistema de transmissão de dados em alta velocidade, exemplo a fibra óptica

  Os primeiros espelhos esféricos eram obtidos a partir do polimento de superfícies metálicas curvas. O historiador do século II, Luciano, cita que o sábio grego Arquimedes teria utilizado espelhos esféricos para concentrar a luz do Sol contra os navios inimigos que atacavam a cidade de Siracusa. Esta arma de guerra ficou conhecida como Raio da Morte. Alguns estudiosos, porém, desconfiam da veracidade deste relato.(1)

  Atualmente os espelhos são fabricados aplicando-se sobre a lâmina de vidro uma camada de prata, alumínio ou amálgama de estanho. Sobre esta cobertura metálica é aplicada uma substância protetora. Para espelhos de precisão, a camada metálica é aplicada por evaporação, em uma câmara de vácuo.(2) No nosso dia a dia é comum utilizarmos espelhos com frequência , como no elevador, para pentear o cabelo, em lojas, dentro do ônibus, etc. Entretanto, em algumas situações necessita-se fazer a ampliação da imagem refletida e nesses casos utilizamos o espelhos côncavos que é caracterizado como um segmento de uma superfície esférica que apresenta na parte interna o seu lado refletor, tal qual alguns exemplos cotidianos seriam, coletar a luz solar e utilizá-la como energia térmica no aquecimento da água da caixa-d’água, um telescópio, ou até mesmo se barbear.

  Por outro lado, diariamente se recorre ao uso de outro tipo de espelho, o espelho convexo que é caracterizado como sendo um espelho esférico, e pode ser considerado para qualquer superfície externa na forma de uma calota esférica que seja capaz de refletir a luz incidente, ou seja, o espelho convexo é uma “fatia” de uma esfera, essa fatia é chamada de calota esférica, e por isso conhecido de espelho esférico, e a parte que reflete (polida) é a parte externa dessa calota. Neste espelho pelo seu formato apresenta um campo visual maior , sendo superior aos espelhos planos. Um exemplo prático da aplicação deste espelho é poder visualizar dentro de um pequeno espelho a imagem de um edifício grande ou então observar pelo retrovisor do carro a imagem de um grande caminhão atrás.

  Dioptro representa à interface entre dois meios homogêneos e transparentes, e segundo a superfície dióptrica (forma da superfície de separação entre os meios), os dioptros são classificados em: planos, esféricos, cilíndricos, dentre outros. A refração da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz sofre mudança do meio de propagação, ou seja, do meio de incidência para o meio de refração, onde há variação de velocidade da propagação.

  Na idade antiga uma fração de filósofos gregos acreditavam que a luz era formada por pequenas partículas, as quais se propagavam em linha reta e com alta velocidade, essa concepção durou por muitos anos. No século XVIII surgiram duas correntes de pensamento científico, uma defendida por Newton e outra defendida por  Christian Huygens, respectivamente o primeiro acreditava que a luz era formada por partículas, não obstante o outro acreditava que a luz era formada. Com a experimentação a teoria se favoreceu na prática enquanto a teoria de Newton não se verificou na prática. Mas apenas no século XIX os físicos obtiveram um entendimento melhor sobre a natureza da luz.

Antes desse entendimento no século XVII foi marcado por grandes desenvolvimentos na óptica, segundo Ortega e Moura [ 1 ].

Eventos como esses estimularam a pesquisa sobre a natureza e comportamento da luz, o funcionamento do olho e vários outros fenômenos importantes, envolvendo cores, como o arco-íris, a dispersão da luz após sua passagem por um prisma, os anéis coloridos em películas finas, entre outros.

Algumas aplicações da refração são bem fáceis de serem percebidas no cotidiano, por exemplo  estudar o comportamento da luz policromática do sol e observar as cores monocromáticas que as compõem, o princípio da formação do arco íris e aplicações em lentes utilizadas para corrigir problemas de visão fazendo uso das lentes para aumentar e reduzir imagens, óculos, telescópio, microscópio, luneta e máquinas fotográficas. Segundo Aurélio [ 2 ]:

Não se tem certeza de quando é que foram criadas as primeiras lentes, mas já no século VIII a.C existia um cristal de rocha com propriedades de ampliação da imagem. No entanto, foi só no século XIII que esse cristal passou a ser conhecido e utilizado, foi então que surgiram os primeiros óculos. Desde a sua origem esse instrumento óptico tem sido muito utilizado.

Como os espelhos esféricos, as lentes esféricos e princípio da refração estão presentes no dia a dia das pessoas é importante ter entendimento sobre o funcionamento dos fenômenos físicos associados a estes instrumentos ópticos.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

ESPELHOS ESFÉRICOS

A óptica geométrica tem grande importância na história da ciência e da tecnologia como foi mencionado anteriormente. Este ramo da óptica possibilita usar simplificações, como raios luminosos e sua propagação retilínea, para explicar fenômenos de reflexão e refração da luz, desde que o comprimento de onda da onda eletromagnética em questão, neste caso luz visível, seja muito pequeno se comparado com o tamanho do objeto, ou sistema físico, que a mesma atravessa (FEYNMAN; LEIGHTON; SANDS, 1964; TIPLER; MOSCA, 2009).