--Conhecer os raios luminosos particulares.

--Saber fazer a correta reflexão deles nos espelhos.

--Saber sua importância na construção de imagens.

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

O professor deve levar para sala de aula uma resma de papel A4, um transferidor para cada grupo de 4 alunos da turma e um espelho côncavo para cada grupo. Peça a eles, na aula anterior a esta, que tragam consigo um laser-point (mas lembre-os que a incidência deste nos olhos de alguém pode causar danos permanentes à visão). Comece a aula fazendo uma breve revisão sobre construção de imagens em espelhos planos.

ATIVIDADE 1:

Apresente para eles, usando um retroprojetor, as Figuras 1, 2 e 3 (Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/espelhos-esfericos/espelhos-esfericos-2.php).

(Figuras 1, 2 e 3: Raios luminosos particulates para espelho esférico côncavo)

Explique cada uma delas detalhadamente tirando todas as dúvidas que tiverem. Elas são os três raios luminosos particulares para espelhos esféricos, mas aplicados somente aos espelhos côncavos. Peça a eles agora que peguem duas folhas de papel A4, em branco, e montem os mesmos esquemas, ou seja, os três raios luminosos particulares, para os espelhos convexos. O professor deve ficar circulando entre os alunos dando orientações e tirando dúvidas quando necessário. Após a montagem dos esquemas eles devem comparar os 3 esquemas mostrados pelo professor com os 3 esquemas montados por eles e dizer qual a principal diferença [eles devem responder que nos espelhos côncavos, em geral, constrói-se imagens com o cruzamento dos próprios raios luminosos e que, nos espelhos convexos só se constrói imagens com o cruzamento de prolongamentos de raios luminosos...]. Se não chegarem a esta resposta, o professor deve guiá-los de modo que consigam chegar a essa conclusão. Agora faça uma última pergunta: o que se pode concluir sobre toda e qualquer imagem formada pelos espelhos convexos? [eles devem dizer que são sempre virtuais e direitas...]. 

ATIVIDADE 2:

Agora peça para que façam grupos de 4 pessoas para condução de uma tarefa de verificação experimental. Eles devem colocar uma folha de papel A4 por sobre uma carteira (a folha deve ficar localizada na quina da mesa da carteira), colocar o transferidor sobre ela e o espelho encostado na borda da mesa, metade dele acima da mesa e a outra metade abaixo. Agora, utilizando-se do laser-point que trouxeram eles devem incidir, de várias maneiras diferentes, o laser em direção ao espelho. Diga que eles devem procurar por situações em que os raios luminosos particulares não se verifiquem. O objetivo desta tarefa é achar um contra-exemplo, ou seja, saber se há mais raios luminosos particulares do que o que eles aprenderam e, se não houver, saber também se eles se verificam, ou seja, se a reflexão nesses espelhos ocorre tal qual aprendido. Durante a condução desta atividade, deixe o retroprojetor ligado exibindo as Figuras 1 a 3 e Figuras 4 a 6  projetadas para que eles possam usá-las como referencial (Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/espelhos-esfericos/espelhos-esfericos-2.php).

(Figuras 4, 5 e 6: Raios luminosos particulates para espelho esférico convexo)

Ainda dentro desta atividade, peça a eles que montem agora o esquema do raio luminoso particular 3, mas aplicando o Princípio da Reversibilidade de Propagação dos Raios Luminosos. Faça a verificação dos esquemas produzidos.

Quando algum grupo acertar apresente as Figuras 7 e 8  (Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/espelhos-esfericos/espelhos-esfericos-2.php) e re-explique para que a informação seja compartilhada com todos. 

(Figuras 7 e 8: Aplicação do Princípio da Reversibilidade ao Raio Luminoso 3)

ATIVIDADE 3:

Agora, ainda em grupos, eles devem responder às seguintes perguntas:

1) para que se utiliza os raios luminosos particulares aprendidos? [para a construção das imagens conjugadas pelos espelhos...].

2) porque se deve conhecer os 3 raios luminosos particulares, já que apenas 2 são necessários para a construção de uma imagem? [para os espelhos convexos apenas 2 seriam suficientes pois eles conjugam imagens sempre com as mesmas características, mas, para espelhos côncavos 5 tipos diferentes de imagens podem ser formadas. Neste caso, para cada uma delas, deve-se escolher 2 dos 3 raios luminosos particulares, aqueles que, em cada situação, torna mais fácil a construção da imagem...].

Apresente agora a seguinte animação: Fonte: http://www.wainet.ne.jp/~yuasa/flash/EngConcave_mirror2.swf. Deixe que eles observem a evolução do sistema enquanto você explica o que está acontecendo, tirando dúvidas.

(Figura 9: Animação - Uso dos raios luminosos particulares)

O professor deve notar aqui que, responder a pergunta número 1 é fácil, mas responder a pergunta 2 é bem difícil. Portanto, dê todo o tempo ainda disponível para que eles tentem responder e ainda sirva de guia para aqueles grupos que estiverem caminhando em direção à resposta correta. Mas, se a 4 minutos antes do final da aula nenhum grupo tiver ainda conseguido chegar à resposta, o professor deve encerrar as atividades, pedir a atenção de todos e explicá-la tal qual exposta logo adiante da própria pergunta.

Aprenda mais raios luminosos particulares para espelhos esféricos:

Algo Sobre: http://www.algosobre.com.br/fisica/espelhos-esfericos.html 

Info Escola: http://www.infoescola.com/optica/espelhos-esfericos/ 

Portal São Francisco: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/espelhos-esfericos/espelhos-esfericos.php 

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.

Elabore esquemas onde os três raios luminosos particulares sejam confrontados com raios luminosos inexistentes. Nestes esquemas eles devem identificar os raios corretos e os incorretos. Para os raios luminosos corretos eles devem identificar qual raio luminoso ele é. Para os incorretos eles devem justificar porque está errado. É possível elaborar uma multiplicidade quase infinita de raios incorretos (explore isto), mas os corretos são apenas 3...