origem, historia da evolução do espelho
Espelho (do latim speculum). A história do espelho é tão fascinante quanto a própria reflexão que ele nos oferece. Desde os primeiros vislumbres de nossa imagem refletida em superfícies naturais até as sofisticadas peças de vidro que adornam nossas casas hoje, os espelhos são uma parte integral da história humana, refletindo não apenas nossas imagens, mas também nossos avanços culturais e tecnológicos.
Origens Antigas
A história dos espelhos começa na antiguidade, com as primeiras “reflexões” sendo vistas em águas paradas ou em superfícies polidas de pedras naturais. Os primeiros espelhos fabricados pelo homem eram feitos de materiais como pedra, metal polido (principalmente bronze) e, mais tarde, prata, datando de cerca de 6.000 anos atrás no atual território da Turquia. Esses espelhos de metal eram pequenos e portáteis, polidos até alcançarem uma superfície capaz de refletir uma imagem.
A Inovação dos Romanos e Egípcios
Egípcios e romanos avançaram na fabricação de espelhos, utilizando ligas metálicas que podiam ser polidas até obterem um brilho espelhado. No entanto, esses espelhos ofereciam uma imagem distorcida e não tão clara quanto os espelhos que conhecemos hoje. Mesmo assim, eles eram valorizados objetos de luxo e símbolos de status.
A Revolução do Vidro
A grande revolução na fabricação de espelhos veio com o desenvolvimento da técnica de vidro soprado e a invenção do espelho de vidro, que data do século XII na Europa. Inicialmente, esses espelhos eram feitos de vidro soprado que era achatado e depois revestido com uma mistura de mercúrio e estanho. Essa inovação permitiu a produção de espelhos maiores e com reflexos mais claros e precisos.
A Era de Veneza
No século XVI, Veneza, especialmente a ilha de Murano, tornou-se o centro da fabricação de espelhos. Os artesãos venezianos aperfeiçoaram a técnica de fazer espelhos de vidro, criando peças de alta qualidade que eram exportadas para toda a Europa. Os espelhos de Veneza eram considerados os mais desejáveis e tecnicamente avançados da época.
Industrialização e Massificação
Com a Revolução Industrial e o desenvolvimento do processo de prata química no século XIX, por Justus von Liebig, a fabricação de espelhos entrou em uma nova era. A invenção permitiu a produção em massa de espelhos de vidro revestidos com prata, tornando-os mais acessíveis a uma ampla faixa da população. Isso não apenas democratizou o uso dos espelhos, mas também expandiu suas aplicações em decoração, ciência e tecnologia.
Espelhos no Século XX e Além
No século XX, os avanços na química e na fabricação de vidro levaram à produção de espelhos ainda mais claros e duráveis. Espelhos tornaram-se essenciais em instrumentos ópticos, como telescópios, além de sua onipresença em banheiros, quartos e espaços públicos. A tecnologia dos espelhos continua a evoluir, com novos revestimentos e processos que permitem espelhos que não embaçam, espelhos com capacidades de ajuste de luz e até espelhos inteligentes integrados com tecnologia digital.
História e Descoberta do Espelho
A “descoberta” do espelho, como concebemos hoje, não foi um evento isolado, mas sim uma série de evoluções e inovações ao longo de milênios. Originalmente, as pessoas provavelmente descobriram a reflexão ao observar suas imagens em águas calmas, superfícies polidas de pedras ou metais. Essas observações iniciais inspiraram a criação de objetos que pudessem replicar esse efeito de reflexão.
Primeiros Espelhos
Os primeiros espelhos fabricados pelo homem eram feitos de materiais como pedra polida, metais (bronze, prata) e, posteriormente, ligas metálicas. Estes eram polidos até alcançarem uma superfície capaz de refletir uma imagem. Tais espelhos datam de cerca de 6.000 anos atrás, com evidências encontradas em sítios arqueológicos na Turquia, Mesopotâmia, Egito, e em outras culturas antigas.
Avanços na Antiguidade
Na antiguidade, egípcios, romanos e outros povos aprimoraram a fabricação de espelhos, utilizando metais e técnicas de polimento avançadas para produzir reflexos mais claros. Esses espelhos não ofereciam a clareza e a precisão dos espelhos modernos, mas eram valorizados como objetos de decoração e simbolismo.
Inovação Veneziana
O grande salto na tecnologia de espelhos ocorreu na Idade Média e Renascimento, especialmente em Veneza, no século XVI. Os artesãos de Murano desenvolveram um método para produzir espelhos de vidro, onde o vidro soprado era achatado e revestido com uma mistura de mercúrio e estanho. Esta técnica permitiu a produção de espelhos maiores e com reflexos muito mais precisos do que os de metal.
Revolução Industrial e Espelhos Modernos
A invenção do espelho moderno, como o conhecemos, pode ser atribuída ao químico alemão Justus von Liebig, no século XIX. Liebig desenvolveu o processo de revestimento de vidro com uma fina camada de prata metálica, uma técnica que permitiu a produção em massa de espelhos acessíveis e de alta qualidade. Este processo foi a base para a fabricação de espelhos até hoje, permitindo que eles se tornassem comuns em residências e em diversos usos industriais e científicos.
Porque o Espelho Reflete?
Esquema de inversão de imagem em Espelho Plano.
Em um espelho plano comum, vemos nossa imagem com a mesma forma e tamanho, que parece encontrar-se atrás do espelho. Essa imagem é enantiomorfa, e se encontra à mesma distância do objeto ao espelho. No caso de um espelho plano a distância da imagem, i, é sempre igual em módulo a distância do objeto, p.
Os raios que partem de um objeto, diante de um espelho plano, refletem-se no espelho e atingem nossos olhos. Assim, recebemos raios luminosos que descreveram uma trajetória angular e temos a impressão de que são provenientes de um objeto atrás do espelho, em linha reta, isto é, mentalmente prolongamos os raios refletidos, em sentido oposto, para trás do espelho.
Equação do espelho plano: i = – p
Espelho esférico
Esfera Cortada
Espelhos esféricos tem a forma de uma pequena seção da superfície de uma esfera. Na verdade, um espelho plano pode ser considerado um espelho esférico com um raio de curvatura infinito.
O centro de curvatura C (o centro da esfera a qual pertence a superfície do espelho) estava a uma distância infinita no caso do espelho plano; agora está mais próximo, a frente do espelho;
O campo de visão (a extensão da cena vista pelo observador) diminui em relação ao espelho plano;
A distância da imagem aumenta em relação ao espelho plano;
O tamanho da imagem aumenta em relação ao espelho plano.
Para fazer um espelho convexo encurvamos para fora a superfície do espelho, causando as seguintes modificações no espelho e na imagem:
O centro de curvatura agora está atrás do espelho;
O campo de visão aumenta em relação ao espelho plano;
A distância da imagem diminui em relação ao espelho plano;
O tamanho da imagem diminui em relação ao espelho plano.
Pontos focais dos espelhos esféricos
Vamos considerar a reflexão da luz emitida por um objeto O situado sobre o eixo central de um espelho esférico, a uma grande distância do espelho. O eixo central é uma reta que passa pelo centro de curvatura C e pelo centro c do espelho. Devido a grande distância entre o objeto e o espelho, as frentes de onda da luz emitida pelo objeto podem ser consideradas planas ao se aproximarem do espelho. Isso equivale a dizer que os raios que representam as ondas luminosas provenientes do objeto são paralelos ao eixo central ao atingirem o espelho.
Quando esses raios paralelos são refletidos por um espelho côncavo, os raios próximos do eixo central convergem para um ponto comum F. Se colocarmos uma tela pequena em F, uma imagem pontual do objeto O aparece na tela. O ponto F recebe o nome de ponto focal ou foco do espelho; a distância entre F e o centro c do espelho é chamada de distância focal do espelho, f.
No caso de um espelho convexo, os raios paralelos, ao serem refletidos, divergem em vez de convergir. Entretanto, quando prolongamos os raios para trás do espelho, os prolongamentos convergem para um ponto comum. Esse ponto, F, é o ponto focal do espelho convexo, e sua distância do centro c do espelho é a distância focal. Se colocarmos uma tela em F, uma imagem do objeto O não aparece na tela, o que mostra que existe uma diferença essencial entre os pontos focais dos dois tipos de espelhos esféricos.
Para distinguir o ponto focal de um espelho côncavo, no qual os raios realmente se cruzam, do ponto focal de um espelho convexo, no qual o cruzamento é apenas dos prolongamentos dos raios divergentes, dizemos que o primeiro é um ponto focal real e o segundo um ponto focal virtual. Além disso, a distância focal de um espelho côncavo é considerada positiva, e a distância focal de um espelho convexo é considerada negativa. Em ambos os casos a relação entre a distância focal f e o raio de curvatura r do espelho é dada por
f = 1/2 r
onde para manter a coerência com os sinais da distância focal, o raio r é considerado positivo no caso de um espelho côncavo e negativo no caso de um espelho convexo.
Imagens produzidas por espelhos esféricos
Formação de imagem em superfície convexa.
Formação de imagem em superfície côncava.
Os espelhos convexos e planos produzem apenas imagens virtuais, independentemente da localização do objeto. O tamanho de um objeto ou imagem, medido perpendicularmente ao eixo central do espelho, é chamado de altura do objeto ou imagem. Seja h a altura de um objeto e H a altura da imagem correspondente. Neste caso a razão H/h é chamada de ampliação lateral do espelho, representada por m. Por convenção, ampliação lateral é um número positivo quando a imagem tem a mesma orientação que o objeto, e um número negativo quando a imagem tem a orientação oposta. Por essa razão, a expressão de m é escrita
m = H/h , também dada por m = -i / p .
Ampliação lateral=1 significa que a imagem e o objeto são do mesmo tamanho; o sinal positivo significa que a imagem e o objeto tem a mesma orientação.
Em espelhos convexos (curvada como uma esfera) a imagem no espelho (virtual) é sempre menor. No entanto, pelo espelho côncavo pode ser alcançada uma imagem aumentada (real) de reflexão. A imagem é gerada no plano de curvatura e dependente da distância focal.
