Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

Quando ocorre a incidência da luz em uma superfície e ela retorna ao meio do qual ela estava se propagando, dizemos que ocorreu o fenômeno óptico reflexão.
Seja um espelho (s) plano em que é feita a incidência de um raio de luz RI que forma um ângulo i com a normal do espelho; o raio refletido RR formará um ângulo r com a normal do espelho

Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

A 1° lei da reflexão: O raio incidente (RI) à normal e o raio refletido são cooplanares, ou seja, estão no mesmo plano.
A 2º lei da refração: O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (r = i)

A imagem formada por um espelho plano é determinada através do prolongamento dos raios refletidos.

Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

 

A imagem formada pode ser real ou imaginária. Se o objeto for real, a imagem é virtual; e se o objeto for virtual, a imagem é real.

Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

O retroprojetor é um dispositivo que torna a imagem de um objeto virtual em imagem real.

O campo de visão de um espelho plano é a região do espaço vista por um observador em razão da reflexão provocada pelo espelho. O campo de visão limita-se de acordo com a posição do objeto com relação ao espelho. A linha que une objeto-imagem deve interceptar o espelho para que o objeto pertença ao campo de visão do observador.
Seja um ponto-objeto fixo e um espelho plano E1 que está sob a abscissa na posição 1 gerando a imagem do ponto-objeto em I1. Ao deslocar o espelho E1 para a posição 2, sob uma distância d, a imagem será gerada em I2. Na expressão a seguir será demonstrada uma expressão que relaciona a distância entre I1 e I2 em função do afastamento d.

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Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

Translação do espelho plano.

I1I2 = 2y – 2x = 2.(y – x)
Como y – x = d
 

Temos que: I1I2 =2.d. Logo vemos que a distância das posições das imagens é diretamente proporcional ao dobro da distância de afastamento dos espelhos. Por consequência a velocidade da imagem é o dobro da velocidade do espelho (referencial – observador).
Ao rotacionar um espelho plano (rotação coplanar) o raio incidente de um ponto-objeto fixo passa a incidir em uma posição diferente no mesmo espelho em razão da rotação. Dois ângulos serão analisados e relacionados conforme a figura.
 

Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre a superfície de um espelho plano

 


Por Frederico Borges de Almeida
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

Óptica - Física - Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

ALMEIDA, Frederico Borges de. "Reflexão da Luz em Espelhos Planos"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/reflexao-luz-espelhos-planos.htm. Acesso em 07 de dezembro de 2022.

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Na Fig. 33-57, um raio luminoso incide perpendicularmente à face a b de um prisma de vidro ( n   =   1,52). Determine o maior valor do ângulo ϕ para o qual raio é totalmente refletido pela face a c se o prisma estiver imerso (a) no ar; (b) na água.

Passo 1

Letra a)

O ângulo de incidência vai ser θ i = 90 - ϕ e ele vai ser crítco quando tivermos o ângulo de refração θ r = 90 °. Temos que o índice de refração do prisma é 1,52, então pela lei de Snell:

n p r i n s m a s e n θ i = n a r s e n θ r

1,52 s e n 90 - ϕ = s e n 90

s e n 90 - ϕ = 1 1,52

Mas temos que s e n 90 - ϕ = c o s ϕ, daí:

c o s ϕ = 0,658

ϕ = 48,86 °

Passo 2

Letra b)

Quando a lus entra na água, o índice de refração muda para 1,33:

n p r i n s m a s e n θ i = n a g u a s e n θ r

1,52 c o s ϕ = 1,33

c o s ϕ = 1,33 1,52 = 0,875

ϕ = 28,96 °

Resposta

a ) ϕ = 48,86 °

b ) ϕ = 28,96 °

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