A diferença entre imagens reais e virtuais pode ser um pouco complexa e de difícil entendimento para alguns alunos. Por isso, esperamos que, com esse roteiro de aula, o professor consiga estudar com as suas turmas quais são as diferenças entre esses dois tipos de imagem, ajudando-os a compreender as suas propriedades de forma empírica.
Para tanto, serão necessários alguns materiais de simples obtenção e de baixo custo, como espelhos e lupas, a fim de se realizar em sala de aula uma série de observações qualitativas que reforcem o entendimento dos alunos acerca dos diferentes tipos de imagens.
Veja também: Diferenças entre imagens reais e virtuais
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Sabemos que as imagens reais são aquelas que podem ser projetadas em algum tipo de anteparo. Essas imagens são formadas pelo cruzamento de, pelo menos, dois raios de luz. Já as imagens virtuais são aquelas que não podem ser projetadas, tratam-se de “ilusões” de óptica produzidas pelo prolongamento geométrico dos raios de luz refletidos por alguma superfície suficientemente lisa, como acontece nos espelhos ou na superfície de um lago com águas calmas.
Confira o quadro abaixo. Nele, temos algumas características inerentes às imagens reais e virtuais:
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Imagem real
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Imagem virtual
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Projetável
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Não projetável
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Formada pelo cruzamento de raios de luz
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Formada pelo cruzamento dos prolongamentos de raios de luz
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É sempre invertida em relação ao objeto
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É sempre direita
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Tem inversão na direção vertical
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Tem inversão de quiralidade (direita e esquerda)
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As características inerentes a cada tipo de imagem são mostradas no quadro acima. Ao final dessa aula, deseja-se que os alunos consigam diferenciar imagens virtuais de imagens reais a partir dessas características.
Veja também: Óptica Geométrica
Metodologia
Para a realização dessa aula, serão necessários os seguintes equipamentos:
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1 espelho plano
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1 espelho côncavo (como aqueles que são usados para maquiagem)
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1 espelho convexo (como aqueles presentes em lojas e supermercados, ou ainda, como aqueles fixados nos retrovisores de carros e motocicletas)
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1 lupa
Após todas as observações feitas, peça que os alunos anotem em seus cadernos aquilo que viram. No final das observações, você pode pedir um relatório daquilo que foi observado durante os experimentos.
Veja também: Áreas da Óptica
→ 1ª etapa – Produzindo imagens por meio da reflexão da luz
1. Espelho plano: Reúna os alunos com o espelho plano em mãos, aponte-o para a janela da sala de aula aberta, movendo-o para que a luz refletida por ele seja direcionada a algum anteparo (como a parede ou a cortina). Fazendo isso, será possível perceber que somente a luz proveniente da janela será projetada, mas a imagem da janela só será visível no espelho.
2. Espelho côncavo: Com o espelho côncavo em mãos, refaça o processo descrito no item 1. Agora, com o espelho côncavo virado para a janela, mova-o para frente e para trás, até focalizar a luz refletida por ele. Os alunos perceberão que será possível enxergar a imagem da janela focalizada e projetada na parede, porém, virada de ponta cabeça.
As imagens formadas pelos espelhos côncavos podem ser projetadas e são formadas de ponta cabeça.
3. Espelho convexo: Refaça os passos anteriores, agora com o espelho convexo. Peça para que os alunos descrevam o que viram na superfície do espelho convexo. Perceba que, assim como no caso do espelho plano, não é possível projetar na parede a imagem da janela, ao usar-se um espelho convexo.
As imagens dos espelhos convexos são direitas e não podem ser projetadas, portanto, são chamadas de imagens virtuais.
Veja também: Espelhos esféricos no cotidiano
→ 2ª Etapa – Produzindo imagens por meio da refração da luz
As lentes produzem imagem por meio de um processo diferente daquele que ocorre nos espelhos. Em vez de serem refletidos, os raios de luz são refratados, isto é, mudam de direção ao se propagarem através das lentes.
1. Lupa: Mova-se para o lado da sala oposto à janela e aponte-a em sua direção. Mova a lupa para frente e para trás observado a parede atrás dela. Com um pouco de cuidado será possível observar a imagem da janela se formar na parede e ela será invertida.
→ 3ª Etapa – Anotando os dados
Peça que os seus alunos sistematizem suas observações, anotando os dados observados por eles em uma tabela como essa que é sugerida abaixo:
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Objeto:
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Espelho plano ( )
Espelho côncavo ( )
Espelho convexo ( )
Lupa ( )
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Projetou imagem na parede?
Se sim, a imagem era invertida?
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Sim ( ) Não ( )
Sim ( ) Não ( )
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Alguma imagem foi formada na superfície do objeto?
Se sim, a imagem era invertida na direção horizontal ou vertical?
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Sim ( ) Não ( )
Sim ( ) Não ( )
Horizontal ( ) Vertical ( )
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Os raios de luz que emergem do objeto são:
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Paralelos ( )
Convergentes ( )
Divergentes ( )
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A partir das observações e da análise dos dados, discuta os resultados obtidos com os alunos. Ao final do debate, espera-se que os alunos saibam diferenciar as características dos dois tipos de imagens produzidas. Peça-os para classificarem as diferentes imagens que eles virem em seu dia a dia em imagens reais e virtuais, além disso, peça para que eles anotem as características dessas imagens observadas.
Por Me. Rafael Helerbrock
