Análise de Questão do ENEM 2024: Conceitos e Aplicações de Espelhos Côncavos

Um espelho côncavo é um tipo de espelho esférico cuja superfície refletora está na parte interna de uma esfera, o que permite convergir a luz que incide sobre ele. Quando a luz atinge um espelho côncavo paralelamente ao eixo principal, os raios refletem em direção a um ponto específico, conhecido como foco. Esse foco é o ponto onde os raios de luz que chegam paralelos ao eixo principal se encontram após serem refletidos pelo espelho. A distância entre o foco e o vértice do espelho é chamada de distância focal.

O vértice é o ponto central da superfície do espelho, marcando a intersecção entre o espelho e o eixo principal, que é uma linha imaginária que passa pelo centro do espelho. Já o centro de curvatura é o ponto onde estaria o centro da esfera que formaria o espelho caso fosse uma esfera completa. A distância entre o vértice e o centro de curvatura é chamada de raio de curvatura. Em um espelho côncavo, o foco está localizado entre o vértice e o centro de curvatura, o que é essencial para entender como os espelhos côncavos formam imagens, que podem ser reais ou virtuais, dependendo da posição do objeto em relação ao espelho.

Veja a imagem a seguir, que ilustra esses pontos importantes:

Imagens reais e virtuais são tipos de imagens formadas dependendo de como os raios de luz se comportam após a reflexão ou refração.

• Uma imagem real é formada quando os raios de luz refletidos ou refratados convergem (se encontram) em um ponto específico. Essa imagem pode ser projetada em uma superfície, como uma tela, pois há um cruzamento real dos raios de luz no espaço. Em espelhos côncavos, por exemplo, uma imagem real é formada quando o objeto está além do ponto focal do espelho, e essa imagem geralmente aparece invertida.

  
  

• Uma imagem virtual, por outro lado, é formada quando os raios de luz refletem ou refratam de maneira que parecem divergir de um ponto, mas na verdade não se cruzam no espaço real. O olho percebe a imagem como se estivesse em um local onde os raios de luz não se encontram de fato. Esse tipo de imagem não pode ser projetado em uma tela, pois não há cruzamento real dos raios. Um exemplo clássico é um espelho plano, que forma uma imagem virtual que parece estar "dentro" do espelho, sendo direita e do mesmo tamanho que o objeto.

Para entender como a imagem é ampliada em um sistema de dois espelhos côncavos com o vértice de um posicionado no foco do outro, vejamos:

1. Primeira Reflexão: Quando o objeto está no foco do primeiro espelho, os raios refletidos saem paralelamente ao eixo principal, o que significa que a imagem inicial parece "infinita", com os raios prontos para convergir.

   
   

2. Segunda Reflexão e Ampliação: Esses raios paralelos atingem o segundo espelho (com o mesmo raio de curvatura), convergindo então para o foco desse segundo espelho. Como o foco do segundo espelho está no vértice do primeiro espelho, a imagem final se forma no ponto focal do segundo espelho.

Fator de Ampliação: Como os espelhos são simétricos e os raios paralelos convergem após percorrer o dobro da distância focal total entre os espelhos, a imagem formada terá o dobro do tamanho do objeto. Portanto, com base nas informações, a imagem final será real, invertida e com o dobro do tamanho do objeto.

A resposta correta é: a imagem será real, invertida e com tamanho de 7,6 cm, portanto, letra c.