Um raio de luz incide sobre um espelho plano segundo um ângulo de 20

Em nossos estudos sobre espelhos planos vimos que eles são superfícies planas polidas que refletem a imagem de um objeto. De acordo com a lei da reflexão, o raio incidente, a reta normal à superfície plana do espelho e o raio refletido pertencem ao mesmo plano e o ângulo incidente é congruente ao ângulo de reflexão.

Sendo assim, um espelho plano conjuga uma imagem virtual, direita e de mesmo tamanho do objeto, sendo essa imagem posicionada simetricamente ao objeto em relação ao plano do espelho, isto é, a imagem possui a mesma distância do espelho em relação à distância do objeto ao espelho. Vejamos a figura acima: nela temos um raio de luz que incide sobre a superfície plana do espelho fixo no ponto O. Podemos ver que o raio é refletido seguindo exatamente a segunda lei da reflexão.

Veja a figura acima: nela podemos ver que na posição 1 temos um raio de luz incidente (Ri) e que Rr1 é o raio refletido. Se fizermos o espelho girar sobre o ponto fixo O um ângulo α vemos que o mesmo raio incidente Ri individualiza o raio refletido Rr2, agora com o espelho na posição 2, conforme ilustra a figura acima.

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De acordo com a figura, temos, para a trajetória descrita pelo raio, que:

I1é o ponto onde o raio luminoso incide no espelho, na posição 1;
I2 é o ponto onde o raio luminoso incide no espelho, exatamente na posição 2;
α é o ângulo de rotação do espelho plano, na posição fixa;
Δ é o ângulo de rotação dos raios refletidos, isto é, é o ângulo entre Rr1 e Rr2;
I é o ponto de interseção entre os prolongamentos dos raios de reflexão e incidência na segunda posição do espelho.

Como a soma dos ângulos internos de um triangulo é igual a 180º, temos:

∆+2a+(180°-2b)=180°

∆ =2b-2a

∆ =2(b-a)(I)

α=b-a (II)

Substituindo (II) em (I), temos:

∆ =2α

Sendo assim, podemos definir que o ângulo de rotação dos raios refletidos é o dobro do ângulo de rotação do espelho.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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

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.

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.

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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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.

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 20 de dezembro de 2022.