--Reconhecer o que é o foco dos espelhos esféricos.

--Identificar a diferença entre foco real e virtual.

--Relacionar foco e raio para espelhos gaussianos.

Princípio da propagação retilínea da luz e da reversibilidade de propagação dos raios luminosos, conceitos básicos para o estudo de óptica geométrica, reflexão da luz e conceitos básicos sobre espelhos esféricos.

Leve para sala de aula um par de espelhos para cada grupo de 4 pessoas da turma. Os pares de espelhos devem ser um côncavo e um convexo.

ATIVIDADE 1:

Comece a aula apresentando as Figuras 1 e 2. Elas mostram o princípio de funcionamento do fogão solar (Figura 1) e do farol de um automóvel (Figura 2).

(Figuras 1 e 2: Fogão solar e farol de automóvel - Figura de autoria pessoal)

Pergunte a eles qual a semelhança e qual a diferença entre esses “mecanismos” do ponto de vista da forma de incidência/emergência dos raios luminosos [eles devem responder que a incidência/emergência são semelhantes, ou seja, os raios são paralelos...]. Pergunte agora se há um ponto em comum para os raios, não interessando quantos incidam ou emerjam do sistema [eles devem responder que sim: na incidência convergem para um mesmo ponto e na emergência vêm de um mesmo ponto...]. Por fim, pergunte então se, aplicando-se o Princípio da Reversibilidade de Propagação dos Raios Luminosos, em ambos os mecanismos, se este ponto ainda seria comum [eles certamente responderão que sim...]. Pronto, neste momento o professor deve dizer que este ponto chama-se foco, e, como encontra-se sobre o eixo principal é o foco principal. Mostre como ele é calculado em espelhos esféricos (foco = Raio/2), mas que é muito fácil de descobri-lo, apenas manuseando-se os espelhos.

ATIVIDADE 2:

Peça aos alunos que formem grupos de 4 pessoas. Entregue para cada grupo dois espelhos: um convexo e um côncavo. Peça para que eles aproximem e afastem os espelhos de seus rostos e, com base nas Figuras 1 e 2, tentem descobrir qual dos dois espelhos é fácil de ser usado para se medir seu foco. Quando algum grupo descobrir como peça para que, usando uma régua, meçam seu foco e informem para os outros grupos. Agora, os outros grupos devem, usando este valor, dizer se concordam ou não com ele.

O professor deve orientá-los durante a condução desta atividade de modo que consigam realizá-la caso nenhum grupo obtenha a resposta. Diga que existe uma posição para um dos espelhos, em relação ao rosto ou qualquer outro objeto, em que ele não conjuga imagem visível para o objeto a sua frente: esta posição é o foco. Com essa dica eles facilmente descobrirão que o espelho é o côncavo e a posição do foco. Aí é só medir.

Encerre a atividade fazendo a apresentação da animação da Figura 3 (Fonte: http://faraday.physics.utoronto.ca/IYearLab/Intros/LensOptics/Flash/Focus.html). Nela deve-se distinguir imagem focada/desfocada de foco ou ponto focal. É normal eles fazerem a confusão de que uma imagem focada é somente aquela formada no foco. Explique e diferencie as duas coisas. 

(Figura 3: Animação - "Imagem focada"  versus  "ponto focal")

ATIVIDADE 3:

Apresente para eles agora as Figuras 4 e 5 (Fonte: http://efisica.if.usp.br/otica/basico/espelhos_esfericos/foco/). Deixe-as permanentemente em exposição usando-se um retroprojetor.

(Figuras 4 e 5: Foco real e foco virtual)

Peça para que analisem  qual a diferença entre os focos dos espelhos nelas presentes dado que os espelhos são diferentes [eles devem concluir que no primeiro caso o que passa no foco são os próprios raios luminosos e no segundo caso são apenas os prolongamentos dos raios luminosos...]. Se não concluírem isso conclua você. Pergunte então qual dos dois espelhos, na opinião deles, possui foco real e qual possui foco virtual e porque [eles devem concluir que o espelho côncavo possui foco real porque este é identificado pelos próprios raios luminosos e que o espelho convexo possui foco virtual pois este só pode ser identificado pelo prolongamento dos raios refletidos...]. Agora peça para que se voltem novamente para os espelhos e tentem calcular o foco do espelho convexo, usando uma régua. Deixem que tentem até aproximadamente 10 minutos antes do fim da aula. Eles não conseguirão, mas deixe que tentem. Ao fim, diga que esta é uma informação fornecida com o espelho no ato da compra, se necessário. Mas, que medi-la com uma régua não é possível. Pergunte então porque. Se alguém conseguir responder, parabenize-o e compartilhe sua resposta com todos os alunos. Caso contrário o professor deve dizer que é porque o foco do espelho convexo, por ser virtual, fica "atrás do espelho", e portanto não é possível medí-lo diretamente com uma régua. 

Para finalizar a aula, apresente o vídeo seguinte (Figura 6), onde se tem uma noção prática do que é foco. (Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=89M_8IKj33U). 

(Figura 6: Vídeo - Espelho esférico côncavo)

Aprenda mais sobre foco dos espelhos esféricos:

Feira de Ciências: http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_OG03.asp 

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.

A avaliação deste conteúdo pode ser feita (preferencialmente) usando-se um trabalho extra classe onde eles devem pesquisar o que são focos secundários e plano focal. Neste trabalho eles devem prover esquemas (figuras) que ilustram as duas coisas, e diferenciar esses focos do foco principal.