A reflexão da luz é um dos fenômenos ópticos mais importantes do nosso cotidiano: graças a ela conseguimos enxergar tudo o que nos rodeia.
O mecanismo que descreve esse fenômeno é bem simples. Uma fonte de luz emite raios luminosos que incidem nos objetos que estão a sua volta. Após incidirem nos objetos, esses raios voltam ao meio de onde vieram e assim chegam aos nossos olhos.
Dependendo do objeto, a luz que é refletida chega com maior ou menor intensidade, pois ela pode ser mais ou menos absorvida. Os objetos de superfície clara apresentam uma maior reflexão da luz, enquanto os de superfície escura têm maior absorção.
As leis da reflexão
A reflexão, assim como muitos outros fenômenos físicos, obedece a duas leis. Antes de enunciá-las, é necessário que entendamos o fenômeno da reflexão luminosa.
Considere um raio de luz que se propaga em um meio físico. Quando esse raio incidir na superfície que o separa de um meio diferente, diremos que sofreu uma reflexão se ele voltar ao meio de origem. Observe a figura abaixo.
Sabendo o que é o fenômeno da reflexão, vamos enunciar suas leis. A primeira delas é:
O raio incidente e o raio refletido pertencem ao mesmo plano.
É uma lei clara e de fácil compreensão: se um raio incide em um plano geométrico, após a sua reflexão, ele deverá obrigatoriamente estar no mesmo plano geométrico.
A segunda lei da reflexão está enunciada no quadro abaixo:
O ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são sempre iguais.
Para entendê-la, vamos explicar o que são os ângulos de incidência e os ângulos de reflexão. No ponto em que a luz incidir na superfície de separação dos dois meios, devemos levantar uma reta. Essa reta é chamada de reta normal, e o ângulo que faz com a superfícies é de 90 graus. Feita a sua construção, surgirão dois ângulos. Um ângulo entre o raio incidente e a reta normal, conhecido como ângulo de incidência, e outro entre a reta normal e o raio refletido, conhecido como ângulo de reflexão.
A segunda lei diz que esses ângulos são sempre iguais. A figura abaixo deixará essa explicação mais clara.
| Segunda Lei da Reflexão |
| i=r |
Onde i e r são respectivamente os ângulos de incidência e reflexão.
Reflexão regular, difusão e absorção luminosa
A reflexão regular ocorre quando, após incidir em uma superfície, um feixe de luz reflete de maneira regular. Esse tipo de reflexão ocorre nos espelhos, superfícies polidas e na superfície da água quando essa não se agita, como, por exemplo, na superfície de um lago em um local sem vento.
A difusão luminosa ocorre quando a luz incide sobre uma superfície rugosa, como ocorre com a maioria dos objetos que nos cercam. Ao incidir sobre esses objetos, a luz volta ao meio de origem difundindo-se, ou seja, ela se espalha. Uma conseqüência importantíssima dessa reflexão é o fato de que, graças a ela, é possível enxergar os objetos, as pessoas, enfim, o mundo a nossa
volta.
Na figura acima vemos uma representação da reflexão difusa. O que pode vir a nossa mente é que ela viola a segunda lei da reflexão. Mas isso não é verdade: como a superfície é irregular, os raios de luz incidem em pontos de diferente geometria da superfície de separação. Com isso, cada raio de luz terá um ângulo de incidência diferente, com o seu ângulo de reflexão correspondente.
Existem algumas superfícies que não refletem e nem difundem a luz totalmente. Pelo contrário, elas absorvem a maior parte da luz. É o que se chama de absorção luminosa. Essas superfícies têm como característica a cor escura, sendo as de cor preta as que apresentam a maior taxa de absorção.
Também é importante assinalar que as superfícies que mais facilmente absoverm a luz são as que a melhor transformam energia luminosa em energia térmica. É por isso que se aconselha o uso de roupas claras nos dias quentes, já que as de cor escura esquentarão bem mais.
A reflexão da luz é um fenômeno óptico que corresponde a incidência de luz numa superfície refletora, no qual retorna ao seu ponto de origem. Para exemplificar, podemos pensar no reflexo de um lago quando ocorre a incidência de luz solar, ou mesmo, no nosso reflexo no espelho.
Dessa maneira, os raios incidentes de luz, são aqueles que atingem a superfície enquanto os raios refletidos, são aqueles que retomam ao meio de propagação. Assim, os ângulos que se formam são: ângulo de incidência, constituído entre o raio incidente e a reta normal, representado pela letra i; e o ângulo de reflexão, formado entre o raio refletido e a reta normal, representado pela letra r.
Tipos de Reflexão
De acordo com a superfície refletora, o fenômeno da reflexão é classificado em:
- Reflexão Regular: Chamada de reflexão especular, a reflexão regular ocorre quando a luz é refletida por meio de uma superfície lisa e polida. Dessa forma, o feixe de luz é bem definido e segue uma direção, por exemplo, um pote de vidro transparente.
- Reflexão Irregular: Também chamada de reflexão difusa, nesse caso, a luz é refletida numa superfície rugosa, levando ao surgimento de raios de luz indefinidos e propagado em várias direções, por exemplo, a lâmpada.
Leis da Reflexão
Conforme as superfícies de reflexão, Há duas leis que regem o fenômeno da reflexão, a saber:
- Primeira Lei da Reflexão: Postula que o raio incidente, o raio refletido e a reta normal ao espelho no ponto de incidência estão situados no mesmo plano, ou seja, são coplanares.
- Segunda Lei da Reflexão: Nesse caso, a lei postula que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (θi = θr).
Veja o essencial sobre a luz.
Espelhos Planos
Chamado de sistema estigmático, os espelhos planos são caracterizados por superfícies planas, de maneira que a reflexão da luz configura apenas uma imagem do objeto com uma inversão esquerda-direita.
Dessa forma, a distância do objeto ao espelho (do) será equivalente à distância da imagem ao espelho (di), do mesmo modo que a altura do objeto (ho) será igual à altura da imagem (hi).
Espelhos Esféricos
Os espelhos esféricos designam as esferas de superfícies lisas e polidas, as quais possuam poder de reflexão. Nos espelhos esféricos os ângulos de incidência e de reflexão são equivalentes, e os raios incidido, refletidos e a reta normal, ao ponto incidido; são classificados em:
- Espelhos côncavos: a superfície refletora é a parte interna.
- Espelhos convexos: a superfície refletora é a parte externa.
Refração da Luz
Diferente do fenômeno da reflexão, a refração ocorre quando há desvio de luz, ou seja, quando ela passa de um meio de propagação ao outro (do meio de incidência para o meio de refração), sofrendo variação de velocidade.
Exercício Resolvido
Determine o ângulo de incidência (θi) e o ângulo de reflexão (θr) de um raio de luz que incide num espelho plano formando um ângulo de 40°.
Para resolver, basta lembrara que de acordo com a segunda lei da reflexão, r = i e portanto, para encontrar os ângulos formados pela luz que incide no espelho plano, basta somar o valor do ângulo que se forma, logo:
40° + i = 90°
i = 90° - 40°
i = 50°
Portanto, se o ângulo de incidência é igual a 50°, o ângulo de reflexão, segundo a lei da reflexão é igual ao ângulo de incidência (θi = θr).