Espelhos Esféricos

O espelho esférico é uma calota esférica que possui uma de suas faces espelhadas. Quando a superfície refletora é a interna, temos um espelho côncavo; quando é a externa, temos um espelho convexo.

Espelho Côncavo

Vamos considerar um objeto AB em cinco posições particulares em frente a um espelho esférico côncavo. Para um objeto antes do centro de curvatura, a imagem A'B'

conjugada pelos espelhos é real, invertida e menor que o objeto. Nesse caso, a representação da imagem foi determinada por dois raios: um raio paralelo ao eixo principal que, refletido, passa pelo foco principal F e um raio incidente em direção ao centro de curvatura C, refletido sobre si mesmo.

Para um objeto sobre o centro de curvatura do espelho, a imagem é real, invertida e de tamanho igual ao do objeto. 

Para um objeto entre o centro de curvatura e o foco, a imagem é real, invertida e maior que o objeto. 

Para um objeto colocado sobre o foco, dizendo que a imagem é imprópria, pois os raios refletidos são paralelos. Essa imagem será formada no infinito. 

Para um objeto colocado entre o foco e o vértice, a imagem é virtual, direita e maior que o objeto.

Espelho Convexo

Para o objeto colocado em qualquer posição em frente ao espelho convexo, a imagem é virtual, direita e menor que o objeto.

Espelhos Planos

Espelho plano é toda a superfície perfeitamente lisa e plana onde a reflexão da luz acontece de forma regular.

Ponto Objeto: Definimos ponto objeto como vértice do feixe de luz incidente num sistema óptico, a intersecção dos raios de luz que incidem nesse sistema. Considerando o tipo de feixe incidente, o ponto objeto classifica-se em real, virtual ou impróprio.

Ponto Imagem: Definimos ponto imagem como o ponto de intersecção dos raios de luz emergentes do sistema óptico. Considerando o tipo de feixe emergente, segue a mesma classificação de real, virtual ou impróprio.

Construção de imagem no espelho plano: O objeto e sua imagem conjugada pelo espelho plano são simétricos em relação a este; isso significa que a imagem terá as mesmas dimensões que o objeto e se encontrará a uma mesma distância "atrás" ou dentro do espelho em relação ao objeto. Por convenção, costuma-se desenhar os raios auxiliares "atrás" do espelho sempre pontilhado, para não serem confundidos com os raios de luz efetivos.

Na óptica geométrica, costumamos caracterizar a imagem segundo sua natureza (real ou virtual), sua orientação (direita ou invertida) e seu tamanho em relação ao objeto (maior, menor ou igual). 

Imagem de um objeto pontual: Na figura os pontos A e A' pertencem à reta perpendicular ao plano do espelho, sendo X a distancia de A ao plano do espelho.

Note que em qualquer ponto de incidência sobre o espelho verifica-se a lei da reflexão, que diz que o angulo de incidência é igual ao de reflexão.

Imagem de um objeto extenso: Um objeto de dimensões consideráveis pode ser tratado como um conjunto de pontos, e a construção geométrica de sua imagem obedece ao mesmo procedimento utilizado com o objeto pontual. Como o objeto extenso e sua imagem são simétricos em relação ao espelho plano, a altura da imagem é igual à altura do objeto: AE = A'E".

Quando olhamos para um espelho plano, notamos que a nossa imagem aparece com orientação um pouco diferente. A imagem da mão esquerda colocada diante do espelho plano é a mão direita. Essa característica das imagens dos espelhos planos recebe o nome de enantiomorfismo, que é uma simetria de dois objetos que não se sobrepõem.

A Natureza da Luz

  Modelo Corpuscular da luz

Ao estudar os fenômenos luminosos, particularmente aqueles ligados às cores, Isaac Newton elaborou uma teoria sobre a natureza da luz, conhecido como modelo corpuscular da luz. Nela, ele afirmava ser a luz constituída por partículas que, ao serem emitidas por uma fonte luminosa, se propagam no espaço com grande velocidade e em linha reta. O estimulo provocado por essas partículas no nosso sistema óptico seria o responsável pela sensação de visão. Com base nesse modelo, Newton conseguiu explicar, naquela época, fenômenos ópticos como a reflexão da luz, sua refração e a cor dos corpos. Mais tarde foi verificado que esse modelo não era consistente no que se referia à refração, pois a velocidade da luz num meio material como a água é menor do que no ar, e, segundo o modelo de Newton , essa velocidade deveria ser maior. Mais na época não havia condições para medir experimentalmente a velocidade da luz nos meios materiais. Somente em meados do seculo XIX, Leon Foucault, conseguiu fazer essa medição e constatou que a velocidade da luz na água é menor do que no ar. Criou, com isso, condições favoráveis para que os defensores do modelo ondulatório da luz rejeitassem o modelo corpuscular da luz.

Modelo ondulatório da luz

No seculo XVII, o cientista Christian Huygens observou um feixe de luz, ao se cruzar, não se desviavam. Se a luz fosse constituída de partículas, seria natural esperar que elas colidissem e causassem o desvio dos feixes de luz. Assim Huygens propôs a hipótese de que a natureza da luz não seria material, mas estaria relacionada às perturbações do meio entre a fonte de luz e o observador. O comportamento semelhante entre os fenômenos luminosos e ondulatórios fez alguns cientistas proporem um modelo no qual a luz seria um tipo de onda, que recebeu o nome de modelo ondulatório da luz. Embora nesse modelo não houvesse especificação sobre o meio de propagação da onda luminosa, o argumento usado foi suficiente para estabelecer uma divisão entre as opiniões dos cientistas. Thomas Young realizou um experimento decisivo que favoreceu os defensores do modelo ondulatório ocorreu aproximadamente à 200 anos. Nele, Young estudou a ocorrência da difração de uma onda luminosa através de um orifício. 

O comportamento dual da luz

No inicio do seculo XX, entretanto, existiam alguns fenômenos físicos que não podiam ser explicados nem com o modelo corpuscular de Newton nem com o modelo ondulatório. O fenômeno que se conhece hoje por efeito fotoelétrico corresponde à emissão de elétrons pela superfície de um metal

quando este é atingido pela luz. 
O físico alemão Albert Einstein desenvolveu estudos sobre o efeito fotoelétrico e formulou uma hipótese segundo a qual a luz seria constituída 
por partículas sem massa, atualmente denominadas fótons.

Essa hipótese, que propunha um caráter corpuscular para a natureza da luz, foi verificada experimentalmente pelo físico americano Robert Millikan.

Assim, levantou-se novamente a questão: 
Afinal, qual a natureza da luz?

Atualmente, a Física Quântica aceita os dois comportamentos para a luz, a dualidade partícula-onda. Segundo esse ponto de vista, não só a luz, mas também a matéria pode apresentar-se como partículas em certos experimentos e como ondas em outros.