Reflexão especular e difusa

RKA5MP - Neste vídeo, vamos tentar aprender um pouco sobre reflexão ou poderíamos dizer que nós vamos refletir um pouco sobre reflexão. Acho que a maioria de nós tem uma noção do que é isso, mas vamos procurar obter um pouco mais de exatidão. Portanto, existem efetivamente 2 tipos de reflexão e tudo o que reflete está realizando uma ou outra, ou algo no meio termo, portanto, temos 2 tipos. Vou desenhá-los. Então, o primeiro tipo, e é isso que normalmente associamos à reflexão, é a reflexão regular. Reflexão regular. E, na reflexão regular, digamos que esse seja o topo de um espelho, essa é a superfície de um espelho. Se eu tenho um raio luminoso incidindo, vou desenhar aqui um raio luminoso incidindo, e, só para usar a terminologia correta, esse raio que chega é o raio incidente. Esse é o raio incidente porque ele se aproxima da superfície refletora. Esse é o raio incidente. Ele vai atingir a superfície, e vocês podem imaginar que ele retornará com, essencialmente, o mesmo ângulo, porém, para o outro lado assim. Vai seguir assim, e nós chamaríamos isso de raio refletido após ele retornar da superfície. Vocês já devem ter notado que se ficasse mexendo bastante com espelhos vocês veriam. E nós vamos olhar algumas imagens para que vocês possam refletir um pouco melhor sobre isso. Portanto, da próxima vez que estiverem na frente do espelho do banheiro, vocês podem pensar sobre isso. E pensar sobre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão, mas, na verdade, eles são iguais, então vou defini-los aqui. Então, se eu desenhar uma linha reta aqui, que está a 90°, perpendicular à superfície do espelho real, bem aqui, essa é uma reta que chamamos de normal à superfície. E daí, nós definiríamos isso como o ângulo de incidência, eu usarei θ (teta), essa é apenas uma letra grega para mostrar o ângulo entre esse raio e a normal, e aquele é o ângulo de incidência. Então, o ângulo entre a normal e o raio azul ali, chamamos aquilo de raio de reflexão. Isso é apenas uma propriedade, que principalmente em espelhos, quando você tem uma uma reflexão regular, e você pode observar isso pessoalmente em todos os espelhos regulares que tem por aí, é que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Nós podemos verificar isso em algumas imagens aqui. Então, eu vou mostrar algumas imagens de reflexão regular só para esclarecer esse assunto. Portanto, você tem um pouco de luz do Sol atingindo essa montanha, e nós vamos falar um pouco sobre reflexão difusa, e é isso que está ocorrendo, a luz está sendo refletida de modo difuso. E, é por isso que não vemos a imagem real do Sol, vemos apenas o branco, mas esses 2 raios de luz branca estão se dispersando em todas as direções, alguns deles estão atingindo a água. Então, vejamos, vou tentar combinar partes da montanha. Então você tem essa parte da montanha, vou desenhá-la aqui com uma cor melhor. Você tem essa parte da montanha aqui em cima e essa parte refletida bem ali. Então, o que está acontecendo aqui é que a luz está vindo daquela parte da montanha, atingindo essa parte da superfície da água, e então é refletida, reflexão especular, diretamente em direção aos nossos olhos. E, na verdade, está vindo diretamente na nossa direção, mas eu vou desenhá-la com certo ângulo, e está vindo diretamente para os nossos olhos, desse jeito. Digamos que os nossos olhos estivessem aqui, está efetivamente vindo diretamente em nossa direção. Portanto, eu deveria ter desenhado uma linha vertical, mas espero que isso esteja claro. E o que acabei de dizer é que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Então, se fôssemos desenhar uma vertical, e pode não estar tão óbvio aqui, mas esse ângulo bem aqui, eu vou desenhá-lo em uma cor mais escura. Esse ângulo aqui, bom, rapidinho aqui, vou fazer um ponto em uma cor clara. Esse é o ângulo incidente. Nós desenhamos a normal. E o ângulo em que o raio de luz atinge a superfície de água antes de retornar é o ângulo incidente, relativo à normal. Então, esse ângulo aqui, eu sei que ele não parece o mesmo, mas é só por causa da perspectiva que estamos usando. Esse é o ângulo de reflexão, e, na verdade, eles vão ser iguais. E vocês também podem considerar um caso similar. E, às vezes, o meu cérebro tem mais facilidade de pensar sobre isso. Se esse ângulo é igual àquele ângulo, e esse é o ângulo definido como o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão, nós também sabemos que esse ângulo vai ser igual àquele ângulo bem ali. E o meu cérebro, às vezes, pensa assim, porque esse é o ângulo entre o raio e a superfície real, mas eles são, na verdade, a mesma noção. É óbvio que é um ângulo diferente, mas, se isso é igual aquilo, então isso é igual aquilo porque esses 2 são complementares. E esses 2 também são. Então, outra forma que vocês poderiam visualizar isso é: se olharem para a superfície da água, vou desenhar uma linha ao longo da superfície da água, outro modo de pensar sobre isso é que este ângulo aqui vai ser o mesmo que esse ângulo ali. E vocês também podem vê-lo na reflexão, bem aqui. Então, o ângulo entre o Sol, então a luz do Sol está incidindo diretamente na água aqui e sendo refletida naquele ponto da superfície da água, vindo em direção aos nossos olhos. Então, podemos dizer que esse ângulo é igual a esse ângulo. Portanto, o ângulo entre o raio incidente e a superfície da água é igual ao ângulo entre o raio refletido e a superfície da água. Ou nós podemos desenhar uma perpendicular bem aqui. Eu não estou fazendo isso tão bem, podemos desenhar uma normal à superfície da água, bem aqui, e dizer que o ângulo incidente, o ângulo de incidência, bem aqui, entre o raio e a normal, vai ser o mesmo que o ângulo refletido. Bom, aqui está meio difícil de visualizar por causa da perspectiva, mas eu espero que isso comece a fazer sentido. Eu incentivo a vocês a irem aos seus banheiros e olharem no espelho. Olhem para os espelhos no objeto e pensem em que ângulo a luz do objeto atinge um espelho para chegar aos seus olhos. É algo bastante interessante de fazer se vocês estiverem procurando por algo para fazer no banheiro. Até agora, só falamos da reflexão regular, mas outro tipo de reflexão é a reflexão difusa. E esse é o tipo de reflexão que pode não ser tão óbvia para vocês, mas está ocorrendo em todo lugar para onde vocês olham. Reflexão difusa, às vezes, chamamos apenas de difusão. Ela é chamada de reflexão difusa porque a superfície não é lisa, mas é algo que poderíamos associar a uma superfície espelhada. Portanto, eu vou ampliar algumas, talvez, na reflexão difusa, a superfície tenha essa aparência. O que acontece é, eu vou esclarecer na reflexão regular, que o raio de luz que incida luz dessa forma, o ângulo de incidência será sempre igual ao ângulo de reflexão. Isso vale para a situação, digamos, de um espelho. Se eu incidir com um ângulo mais agudo, então eu vou sair com um ângulo mais agudo. Isso vale para reflexão regular. Na reflexão difusa, acontece um monte de coisas malucas, porque nós não temos essa superfície lisa ou porque as moléculas que compõem a superfície fazem coisas malucas à luz. Portanto, se eu inicio em uma direção bem aqui, então pode ser que a luz reflita naquela direção. E se eu incidir com o mesmo ângulo aqui, então, de repente, a luz pode subitamente seguir naquela direção e, em seguida, se eu incidir, eu acho que está, acho que você está entendendo a ideia geral aqui. Então, a luz pode seguir naquela direção. Portanto, a ideia geral de reflexão difusa, os raios refletidos vão em todas as direções aleatoriamente. Estão todos misturados. Se você tivesse uma imagem do Sol aqui, digamos que esses raios aqui vêm diretamente do Sol, quando eles refletirem irão de certa forma preservar a imagem. Você terá imagem refletida do Sol. Mas aqui, se todos esses raios de luz estão vindo do Sol, eles não seguem todos na mesma direção. Isso será parte do Sol. Uma parte do Sol. E isso está acontecendo em um nível realmente pequeno. Portanto, você está captando toda luz, mas está perdendo toda a informação da imagem real. Bom, se vocês estiverem imaginando onde ocorre a reflexão difusa, é só olhar ao redor da sua sala. Qualquer objeto diferente de um espelho está refletindo de forma difusa, está difundindo a luz. A montanha aqui está refletindo de forma difusa. Existe luz vindo do Sol, mas ela está sendo refletida em um tipo de direção desorientada, portanto, não se vê um reflexo do céu aqui. Aqui, na água, é uma reflexão regular, pois a superfície é tão plana, tão lisa, que preserva o ângulo de incidência, que vai ser igual ao ângulo de reflexão. E isso quase sempre vai ser assim, em virtude da superfície quase perfeitamente plana. As árvores, isso é uma reflexão difusa. Eu também quero ser claro quanto aos objetos como árvores ou algo que seja branco. O branco é o espectro completo de luz, e nós faremos mais vídeos sobre isso no futuro. Está refletindo todo o espectro. Portanto, o branco são todas as cores, está misturando tudo e, dessa forma, você não vê um reflexo efetivo, mas se você olhar para as árvores, você tem todo o espectro do Sol incidindo sobre elas, exceto as próprias árvores. E vocês deveriam assistir aos vídeos sobre fotossíntese. Elas estão absorvendo todas as frequências de luz, com exceção das frequências verdes que vocês veem. Portanto, elas estão apenas refletindo o verde de volta para nós. Estão refletindo isso de forma difusa, por isso não vemos um reflexo efetivo naquelas árvores. Eu só vou finalizar com uma coisa legal. É meio como se fosse jogar sinuca, pois você pode ter uma reflexão dupla. É por isso que eu tinha essa imagem aqui. O Sol está sendo refletido na água aqui, então vocês têm, esse é o espelho, esse é o reflexo direto do Sol sendo refletido na água aqui. Então, o que vocês têm aqui é a luz do Sol incidindo sobre esse reflexo, refletindo naquele ponto da água, incidindo nesse ponto do remo, então chega aos nossos olhos. Mais uma vez, o ângulo de incidência em cada situação vai ser igual ao ângulo de reflexão, embora o remo pareça um pouco distorcido, portanto, não apresenta uma superfície totalmente lisa, deixando assim o traçado um pouco mais difícil. Mas, quando vocês começarem a pensar sobre isso, fica muito interessante apenas olhar para qualquer superfície refletora e pensar nos ângulos de reflexão e incidência. E ficar brincando com isso na sua mente.