Conteúdos a Lecionar:

Os espelhos podem ser curvos. A superfície reflectora é curva. Como vimos, os espelhos curvos podem ser esféricos, cilíndricos ou parabólicos, no entanto, são os espelhos esféricos que têm maior aplicação. Na verdade, a maioria dos espelhos curvos são calotes esféricas polidas, isto é, a sua forma é equivalente à de uma superfície esférica interceptada por um plano:

Espelho Esférico: Calotes com Superfícies Polidas Côncavas e Convexas

As superfícies polidas dizem-se superfícies espelhadas, sendo que os espelhos esféricos podem ser côncavos ou convexos. Por vezes ambas as calotes esféricas, interior e exterior estão polidas. Em qualquer caso, quando a luz incide na superfície interior da calote esférica, esta funciona como espelho esférico côncavo. Quando a luz incide na superfície exterior da calote esférica, esta funciona como espelho esférico convexo. Como exemplo tem-se a colher de sopa que, ainda que não seja uma calote esférica, apresenta duas superfícies espelhadas:

Colher de Sopa: Superfícies Espelhadas Côncava e Convexa

Os espelhos esféricos, de acordo com as suas dimensões e forma, apresentam uma abertura (A), um centro de curvatura (C) e um raio de curvatura (R). O vértice do espelho (V) corresponde ao ponto mais interior (espelho côncavo) ou mais exterior (espelho convexo) da superfície espelhada. Todos estes pontos estão localizados numa única direção, o chamado eixo principal do espelho:

Espelhos Esféricos: Eixo Principal e Características da Curvatura

Os espelhos esféricos convexos são muito utilizados para a vigilância de espaços. A imagem que se observa é menor do que a dos objetos, o que pode permitir obter um cone de observação superior àquela que se obteria com um espelho plano:

Espelho Esférico Convexo: Maior Área de Observação

Se o espelho for semi-esférico, com a disposição adequada poderá permitir a observação de imagens de um espaço ou local a partir de qualquer posição do observador:

Espelho Esférico Convexo: Espelho Semi Esférico

É, no entanto, na segurança rodoviária que a utilização de espelhos esféricos convexos é mais frequentemente:

Espelho Esférico Convexo: Segurança Rodoviária

Em partícular na concepção de espelhos retrovisores para que os automobilistas possam efetuar ultrepassagens com maior segurança:

Espelho Retrovisor: Espelho Convexo

Os espelhos esféricos côncavos podem apresentar imagens variáveis consoante a sua posição relativamente ao objeto. Em muitas situações, estes espelhos são utilizados para obter uma imagem ampliada do objeto:

Espelho Esférico Côncavo: Imagem Ampliada do Objeto

No entanto, os espelhos esféricos côncavos podem formar imagens invertidas dos objetos:

Espelho Esférico Côncavo: Imagem Invertida do Objeto

Foco Principal (f) de um Espelho Curvo:

Num espelho esférico côncavo, os raios luminosos que incidem paralelamente ao eixo principal reflectem-se. Convergem num ponto, continuando depois a sua propagação. Esse ponto é o foco principal do espelho côncavo. É um foco real porque se projecta num alvo.

Espelho Esférico Côncavo: Foco Real

Todos os raios de um feixe de luz que incida paralelamente ao eixo principal do espelho é refletido para o foco do espelho. Reversívelmente, um feixe de luz divergente que parta do foco do espelho, é refletido paralelamente ao eixo principal do espelho:

Espelho Esférico Côncavo: Feixe de Luz Paralelo e Feixe Divergente

Com a ajuda de alguns raios luminosos de uma caixa de ótica com fendas, é possível determinar experimentalmente a localização do foco do espelho:

Espelho Esférico Côncavo: Foco do Espelho

Num espelho esférico convexo, os raios luminosos que incidem paralelamente ao eixo principal reflectem-se. Parecem divergir a partir de um ponto situado atrás do espelho. Esse ponto é o foco principal do espelho convexo. É um foco virtual porque não se pode projectar num alvo.

Espelho Esférico Convexo: Foco Virtual

Todos os raios de um feixe de luz que incida paralelamente ao eixo principal do espelho é refletido com direção divergente relativamente ao foco virtual do espelho. Reversívelmente, um feixe de luz convergente orientado na direção do foco virtual do espelho, é refletido paralelamente ao eixo principal:

Espelho Esférico Convexo: Feixe de Luz Paralelo e Feixe Convergente

Com a ajuda de alguns raios luminosos de uma caixa de ótica com fendas, é possível determinar experimentalmente a localização do foco do espelho:

Espelho Esférico Convexo: Foco do Espelho

A distância focal de um espelho côncavo é definida como uma distância negativa apesar de tratar-se de um foco real. O seu valor vem afetado de um sinal negativo.

Já num espelho convexo, a distância focal é definida como uma distância positiva. O seu valor vem afetado de um sinal positivo.

Características das imagens nos Espelhos Esféricos:

Tal como nos espelhos planos, a lei da reflexão da luz também se verifica nos espelhos esféricos côncavos e convexos, mas as imagens obtidas nestes espelhos são diferentes das que se obtêm nos espelhos planos. Como vimos, num espelho côncavo, em certas condições pode obter-se uma imagem que, é direita, virtual e maior do que o objecto. A representação do esquema de raios é a seguinte:

Espelho Côncavo: Características da Imagem

No entanto, as imagens que se obtêm através dos espelhos côncavos dependem da distância entre o objecto e o espelho. Num espelho convexo, a imagem de um objecto é sempre direita, virtual e menor do que o objecto. A representação do esquema de raios é a seguinte:

Espelho Convexo: Características da Imagem

Só num espelho côncavo é que a imagem pode ser real, pois é possível projetar a imagem num alvo.

O quadro que se segue resumem-se as características das imagens obtidas nos três tipos de espelhos estudados: O plano, o esférico convexo e o esférico côncavo.

como vimos, a colher de sopa pode ser utilizada como exemplo de espelhos esféricos côncavo e convexo. As características das imagens podem ser as seguintes:

Colher de Sopa: Exemplo de Espelhos Côncavo e Convexo

No espelho plano, a imagem é sempre virtual, direita e do mesmo tamanho que o objeto:

No espelho esférico côncavo, a imagem pode assumir diferentes características, de acordo com a posição do objeto em relação ao espelho:

No espelho esférico convexo, a imagem é sempre virtual, direita e menor que o objeto:

Na imagem que se segue, podem ver-se dois espelhos esféricos, um convexo e outro côncavo, e relativos a fotografias de uma vela e seu suporte. É ainda possível observar a máquina fotográfica, bem como a sala onde a fotografia foi tirada. Verificam-se assim, as características da imagem de cada um destes objetos, de acordo com a posição relativa que ocupam frente aos espelhos:

Espelhos Esféricos: Características das Imagens

O Espelho Parabólico:

É frequente a utilização de espelhos parabólicos. Ao contrário dos esféricos, não apresenta centro de curvatura e tem a particularidade de tornar praticamente paralelo qualquer feixe de luz que nele incida. É por isso muito utilizado nas centrais elétricas de produção solar, e na concepção dos espelhos dos faróis:

Espelho Parabólico: Aplicações

O espelho parabólico côncavo é um espelho que apresenta uma imagem que é sempre invertida e real. O seu tamanho pode ser maior, igual ou menor do que o objeto: