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25.2: A Lei da Reflexão

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    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Explique o reflexo da luz de superfícies polidas e ásperas.

    Sempre que olhamos para um espelho ou olhamos para a luz do sol brilhando de um lago, estamos vendo um reflexo. Quando você olha para esta página, também está vendo a luz refletida nela. Grandes telescópios usam a reflexão para formar uma imagem de estrelas e outros objetos astronômicos.

    Um raio de luz incide em uma superfície lisa e cai obliquamente, formando um ângulo teta i em relação a uma linha perpendicular traçada à superfície no ponto em que o raio incidente atinge. O raio de luz é refletido formando um ângulo teta r com a mesma perpendicular desenhada na superfície.
    Figura\(\PageIndex{1}\): A lei da reflexão afirma que o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência -\(\theta_{r} = \theta_{i}\). Os ângulos são medidos em relação à perpendicular à superfície no ponto em que o raio atinge a superfície.

    A lei da reflexão é ilustrada na Figura\(\PageIndex{1}\), que também mostra como os ângulos são medidos em relação à perpendicular à superfície no ponto em que o raio de luz atinge. Esperamos ver reflexos de superfícies lisas, mas a Figura\(\PageIndex{2}\) ilustra como uma superfície rugosa reflete a luz. Como a luz atinge diferentes partes da superfície em ângulos diferentes, ela é refletida em muitas direções diferentes ou difusa.

    Os raios de luz paralelos que caem sobre uma superfície rugosa são espalhados em ângulos diferentes.
    Figura\(\PageIndex{2}\): A luz é difusa quando reflete de uma superfície rugosa. Aqui, muitos raios paralelos incidem, mas são refletidos em muitos ângulos diferentes, pois a superfície é rugosa.

    A luz difusa é o que nos permite ver uma folha de papel de qualquer ângulo, conforme ilustrado na Figura\(\PageIndex{3a}\). Muitos objetos, como pessoas, roupas, folhas e paredes, têm superfícies ásperas e podem ser vistos de todos os lados. Um espelho, por outro lado, tem uma superfície lisa (em comparação com o comprimento de onda da luz) e reflete a luz em ângulos específicos, conforme ilustrado na Figura\(\PageIndex{3b}\). Quando a lua reflete de um lago, conforme mostrado na Figura\(\PageIndex{4}\), ocorre uma combinação desses efeitos.

    A luz de uma lanterna cai sobre uma folha de papel e a luz é refletida em ângulos diferentes à medida que a superfície é áspera.Uma lanterna que lança luz sobre um espelho, que é suave; o espelho reflete a luz apenas em uma direção em um ângulo específico.
    Figura\(\PageIndex{3}\): (à esquerda) Quando uma folha de papel é iluminada com muitos raios incidentes paralelos, ela pode ser vista em vários ângulos diferentes, pois sua superfície é áspera e difunde a luz. (à direita) Um espelho iluminado por muitos raios paralelos os reflete em apenas uma direção, pois sua superfície é muito lisa. Somente o observador em um ângulo específico verá a luz refletida.
    Uma noite escura é iluminada pela luz da lua. A luz da lua está caindo sobre o lago e, à medida que atinge, a superfície brilhante do lago a reflete. Uma faixa brilhante de luar é vista refletindo do lago em um fundo escuro refletindo o céu noturno.
    Figura\(\PageIndex{4}\): A luz da lua se espalha quando é refletida pelo lago, pois a superfície é brilhante, mas irregular. (crédito: Diego Torres Silvestre, Flickr)

    A lei da reflexão é muito simples: o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.

    Definição: A LEI DA REFLEXÃO

    O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.

    Quando nos vemos em um espelho, parece que nossa imagem está realmente atrás do espelho. Isso é ilustrado na Figura\(\PageIndex{5}\). Vemos a luz vindo de uma direção determinada pela lei da reflexão. Os ângulos são tais que nossa imagem fica exatamente à mesma distância atrás do espelho quando nos afastamos do espelho. Se o espelho estiver na parede de uma sala, as imagens estão todas atrás do espelho, o que pode fazer com que a sala pareça maior. Embora essas imagens espelhadas façam com que os objetos pareçam estar onde não podem estar (como atrás de uma parede sólida), as imagens não são invenção da nossa imaginação. Imagens espelhadas podem ser fotografadas e filmadas por instrumentos e ter a mesma aparência que têm com nossos olhos (os próprios instrumentos ópticos). A maneira precisa pela qual as imagens são formadas por espelhos e lentes será tratada nas seções posteriores deste capítulo.

    Uma garota fica na frente de um espelho e olha no espelho para ver sua imagem. Os raios de luz de seus pés e cabeça caem no espelho e são refletidos seguindo a lei da reflexão: o ângulo de incidência teta é igual ao ângulo de reflexão teta.
    Figura\(\PageIndex{5}\): Nossa imagem em um espelho está atrás do espelho. Os dois raios mostrados são aqueles que atingem o espelho exatamente nos ângulos corretos para serem refletidos nos olhos da pessoa. A imagem parece estar na direção de onde os raios estão vindo quando entram nos olhos.

    EXPERIÊNCIA PARA LEVAR PARA CASA: LEI DA REFLEXÃO

    Pegue um pedaço de papel e acenda a lanterna em um ângulo em relação ao papel, conforme mostrado na Figura\(\PageIndex{5a}\). Agora acenda a lanterna em um espelho em um ângulo. Suas observações confirmam as previsões na Figura\(\PageIndex{3}\)? Acenda a lanterna em várias superfícies e determine se a luz refletida é difusa ou não. Você pode escolher uma tampa metálica brilhante de uma panela ou de sua pele. Usando o espelho e a lanterna, você pode confirmar a lei da reflexão? Você precisará desenhar linhas em um pedaço de papel mostrando os raios incidentes e refletidos. (Essa parte funciona ainda melhor se você usar um lápis laser.)

    Resumo

    • O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.
    • Um espelho tem uma superfície lisa e reflete a luz em ângulos específicos.
    • A luz é difundida quando reflete de uma superfície rugosa.
    • Imagens espelhadas podem ser fotografadas e filmadas por instrumentos.

    Glossário

    espelho
    superfície lisa que reflete a luz em ângulos específicos, formando uma imagem da pessoa ou objeto à sua frente
    lei da reflexão
    ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência