Como funcionam os espelhos

© lightasafeather / istockphoto Antigamente, quem quisesse ver seu reflexo tinha de ir para a beira do lago mais próximo

Introdução

O espelho convencional moderno, de forma geral, nada mais é do que uma folha de vidro anexada a uma fina camada de fundo metálico. Parece que os espelhos sempre estiveram por aí de alguma forma ou de outra, mas os espelhos como conhecemos não têm tanto tempo assim. Há mais de mil anos, os espelhos ainda eram discos de metal planos e polidos que custavam muito mais do que muitas pessoas podiam pagar: um camponês que quisesse ver seu reflexo tinha de procurar o lago mais próximo - como qualquer um - e ainda ficar na fila para conseguir uma beirinha da margem. Espelhos de corpo inteiro são uma invenção ainda mais recente. Eles têm cerca de 400 anos.

Você poderia pensar que quatro séculos dariam às pessoas tempo para ajustar o olhar para si mesmas, mas não. Em um estudo de 2005 da Universidade de Liverpool, um grupo de pesquisadores pediu aos participantes para preverem quando seus reflexos apareceriam enquanto eles passassem por um espelho. Suas respostas foram embaraçosamente erradas. Os mesmos resultados pobres voltaram quando as pessoas foram perguntadas a julgar o tamanho de suas cabeças no espelho [fonte: Martin].

Os resultados do estudo de Liverpool sugerem que os humanos simplesmente não estão intuitivamente equipados para lidar com reflexos, ainda que os espelhos ressoem profundamente na psiquê humana. Eles representam verdade e ilusão ao mesmo tempo. Nos mostram como somos, e, por trás do espelho, nós vemos um novo mundo a explorar que não podemos acessar. Talvez esses paradoxos desconcertantes sejam o que torna o espelho tão central para a mágica e a ciência.

Os espelhos na história

© Brad Killer / iStockphoto Os espelhos de hoje têm superfície lisa e podem ser fabricados em qualquer tamanho

Quando os humanos começaram a fazer espelhos simples, por volta de 600 a.C., eles usavam obsidiana como superfície reflexiva. A obsidiana é uma pedra vítrea vulcânica de cor negra. Mais tarde, eles começaram a produzir espelhos mais sofisticados feitos de cobre, bronze, prata, ouro e até chumbo. Contudo, por causa do peso do material, esses espelhos eram minúsculos: raramente mediam mais do que 20 cm em diâmetro, e eram usados mais para decoração. Uma exceção era o Pharos, o farol de Alexandria, cujo grande espelho de metal refletia a luz do sol durante o dia e o fogo usado para marcar o farol à noite.

Os espelhos contemporâneos não surgiram até a Idade Média, e mesmo então, sua fabricação era difícil e cara. Um dos problemas envolvidos era o fato de a areia usada para fazer o vidro conter muitas impurezas para produzir claridade real. Além disso, o choque causado pelo calor da adição do metal derretido para a camada de fundo quase sempre quebrava o vidro.

Não foi até a Renascença, quando os florentinos inventaram o processo de fazer camadas de fundo de chumbo a baixas temperaturas, que os espelhos modernos apareceram pela primeira vez. Esses espelhos eram finalmente claros o suficiente para os artistas usarem. Por exemplo, o arquiteto Filippo Brunelleschi criou uma perspectiva linear com um espelho para dar a ilusão de profundidade de campo. Além disso, os espelhos ajudaram a dar a partida em um novo tipo de arte: o autorretrato. Mais tarde, os venezianos conquistariam o negócio de fabricar espelhos com suas técnicas de fazer vidro. Seus segredos eram tão preciosos e o negócio, tão lucrativo, que os artesãos renegados que tentassem vender seus conhecimentos para estrangeiros geralmente eram assassinados.

Raio da morte de ArquimedesDe acordo com a lenda, o matemático e inventor grego Arquimedes usou uma rede de espelhos para defender sua cidade natal Siracusa da marinha romana. Usando espelhos para focar os raios de Sol em um único ponto, o raio de calor de Arquimedes supostamente canalizou energia solar suficiente para incendiar os navios invasores e afundá-los. Ainda se discute se isso era ou não possível naquela época, mas Arquimedes marcou alguns pontos pelo estilo, apesar de tudo.

A esse ponto, os espelhos ainda eram acessíveis apenas aos ricos, mas cientistas tinham notado alguns usos alternativos para eles nesse meio tempo. Já nos anos 1660, matemáticos observaram que os espelhos podiam ser usados em telescópios, em vez de lentes: James Bradley usou esse conhecimento para construir o primeiro telescópio refletor em 1721. Apesar da importância dessa descoberta, o fato é que tanto o telescópio de lentes quanto o refletor tinham custo proibitivo.

O espelho moderno é feito por prateamento, processo que consiste pulverizar uma fina camada de prata ou alumínio nas costas da folha de vidro. Justus Von Leibig inventou o processo em 1835, mas a maioria dos espelhos é feita hoje pela evaporação do alumínio a vácuo, que em seguida se une ao vidro mais frio [fonte: Britannica]. Espelhos são usados para todos os tipos de propósitos, de projeção LCD a lasers e faróis dianteiros de carros. Mas como os espelhos funcionam na verdade? Descubra na próxima página.

A física do espelho

Para entender os espelhos, temos primeiro de entender a luz. A lei da reflexão diz que quando um raio de luz atinge uma superfície, ele ricocheteia de uma certa maneira, como uma bola de tênis jogada contra a parede. O ângulo de entrada, chamado de ângulo de incidência, é sempre igual  ao ângulo deixando a superfície, ou ângulo de reflexão. Quando a luz atinge a superfície a um ângulo muito baixo - como um lago no pôr-do-sol - ele ricocheteia no mesmo ângulo baixo e atinge seus olhos em cheio, em vez de obliquamente como quando o sol está sobre sua cabeça. É por isso que a claridade do sol durante a tarde e a manhã é muito mais intensa que durante o resto do dia.

A luz em si é invisível até ser refletida em alguma coisa e atingir seus olhos. Por exemplo, um raio de luz viajando pelo espaço não pode ser visto de lado até que bata em algo que o difunda, como uma nuvem de hidrogênio ou um satélite. Essa difusão é conhecida como reflexão difusa e é como nossos olhos interpretam o que acontece quando a luz atinge uma superfície desigual. A lei da reflexão ainda se aplica, mas em vez de atingir uma superfície lisa, a luz está atingindo muitas superfícies microscópicas. É mais como jogar uma mão cheia de bolinhas de gude contra uma estátua e em seguida adivinhar a forma da estátua baseada em como as bolinhas ricocheteiam.

Imagem virtualO tipo de imagem produzida por uma espelho chato é chamado imagem virtual. Mesmo que a luz esteja sendo refletida no espelho, nossos olhos são levados a pensar  que ela está saindo do espelho em linha reta. A imagem virtual não pode ser focada, mas alguns espelhos, como os côncavos, podem produzir uma imagem real, que pode ser projetada sobre uma superfície.

Espelhos, contudo, não difundem a luz desse jeito. Com uma superfície lisa, a luz reflete sem perturbar a imagem recebida. Isso é chamado de reflexão especular. Esse conceito levanta uma questão interessante: se espelhos preservam as imagens que os atingem, por que eles transformam a esquerda em direita e vice-versa? Por que não para cima e para baixo? A verdade é que um espelho não reverte realmente esquerda e direita. O que os espelhos trocam é frente e verso, como uma impressora ou um carimbo de borracha. Imagine escrever algo em uma folha de papel com caneta preta e em seguida segurar essa folha na frente do espelho. O que você escreveu vai aparecer de trás para diante, mas também parecerá igual se você segurá-la em frente a uma lâmpada e olhá-la por trás. Sua imagem no espelho é uma impressão de luz de você, não um reflexo de você da perspectiva do espelho.