Definição
Espelhos parabólicos (ou refletores parabólicos) são espelhos em que uma seção transversal através da superfície óptica tem o formato de uma parábola.
Normalmente, a forma tridimensional é a de um paraboloide (ou seja, rotacionalmente simétrico), mas também existem espelhos parabólicos que são curvados em apenas uma direção e, portanto, focam a luz apenas nessa direção (semelhante às lentes cilíndricas).
Espelhos parabólicos são a base de antenas parabólicas e faróis de automóveis, bem como alguns megafones e espelhos telescópicos.
O que é
Um espelho parabólico é um objeto de formato especial projetado para capturar energia e focalizá-la em um único ponto.
Também pode funcionar como uma maneira de distribuir energia do ponto de foco para trás.
Espelhos parabólicos também podem ser referidos como pratos parabólicos ou refletores parabólicos.
Os espelhos parabólicos são um tipo específico de paraboloide, conhecido como paraboloide de revolução.
Este é um tipo de paraboloide elíptico que é girado em torno de seu eixo e também pode ser chamado de paraboloide circular.
Um dos primeiros usos do espelho parabólico foi no telescópio refletor de Isaac Newton do século XVII.
Usando um espelho parabólico, os telescópios refletores corrigem algumas das aberrações existentes nos telescópios refratores mais antigos. Com o uso de espelhos parabólicos, no entanto, alguns outros problemas são introduzidos.
Isso inclui um problema chamado coma, que existe em todos os telescópios usando espelhos parabólicos.
Coma faz com que quaisquer objetos vistos através do telescópio que não estão no centro do campo de visão pareçam levemente em forma de cunha. Quanto mais fora do campo eles estiverem, mais distorcidos eles aparecerão.
Espelhos parabólicos são geralmente feitos de um vidro de baixa expansão, semelhante aos óculos Pyrex.
Os espelhos são mantidos o mais fino possível para reduzir a distorção na imagem.
Os processos usados para produzir espelhos parabólicos extremamente sofisticados podem levar meses e custar milhares de dólares.
Além dos telescópios amadores, muitas pessoas interagiram com um espelho parabólico na forma de um brinquedo popular de ilusão de ótica.
Esta pequena panela tem dois espelhos parabólicos presos um ao outro e um orifício na parte superior para permitir a colocação de um objeto pequeno. Quando um objeto é colocado entre os dois espelhos parabólicos, parece que o objeto está de fato repousando no ar, alguns centímetros acima de onde realmente está.
Durante os Jogos Olímpicos, a chama usada para a tocha olímpica é acesa usando um grande espelho parabólico.
Esse espelho parabólico coleta a luz solar do ambiente e a concentra em uma intensidade suficiente para acender o material da tocha.
Uma tradição apócrifa mais provável diz que espelhos parabólicos foram usados no passado como uma maneira de reunir a luz do sol para inflamar espontaneamente navios inimigos ou aquecer a armadura do inimigo a um ponto em que eles foram forçados a removê-lo.
O que é um paraboloide?
Um paraboloide é um tipo particular de superfície tridimensional.
No caso mais simples, é a revolução de uma parábola ao longo de seu eixo de simetria. Esse tipo de superfície se abre para cima nas duas dimensões laterais.
Um paraboloide hiperbólico se abre para cima em uma dimensão e para baixo na outra, parecendo uma sela. Como em uma parábola bidimensional, fatores de escala podem ser aplicados à curvatura de um paraboloide.
Para entender como um paraboloide se comporta, é importante entender parábolas. De fato, algumas seções transversais de um paraboloide formarão uma parábola.
A equação y = x² formará uma parábola em um sistema de coordenadas padrão. O que essa equação significa é que as distâncias de um ponto nessa linha dos eixos x e y sempre terão uma relação especial entre si.
O valor y sempre será o valor x ao quadrado.
Se alguém gira essa linha em torno do eixo y, um paraboloide circular simples é formado. Todas as seções transversais verticais dessa superfície se abrirão na direção y positiva. É possível, no entanto, formar um paraboloide hiperbólico que também se abre para baixo na terceira dimensão. As seções transversais verticais, neste caso, terão metade das parábolas abrindo na direção positiva; a outra metade será aberta na direção negativa. Essa superfície de um paraboloide hiperbólico será semelhante a uma sela e é chamada de ponto de sela na matemática.
Uma aplicação da superfície paraboloide é o espelho primário de um telescópio refletor. Esse tipo de telescópio reflete os raios de luz incidentes, que são quase paralelos se vierem de muito longe, para uma ocular menor.
O espelho primário reflete uma grande quantidade de luz em uma área menor. Se um espelho circular for usado, os raios de luz refletidos não corresponderão perfeitamente no ponto focal; isso é chamado de aberração esférica.
Embora seja mais complicado de fazer, os espelhos parabólicos têm a geometria necessária para refletir todos os raios de luz em um ponto focal comum.
Pela mesma razão que no espelho parabólico, as antenas parabólicas geralmente usam uma superfície parabólica côncava.
Os sinais de microondas enviados de satélites em órbita são refletidos na superfície em direção ao ponto focal da antena. Um dispositivo montado chamado feedhorn coleta esses sinais para uso.
O envio de sinais opera de maneira semelhante. Qualquer sinal enviado do ponto focal de uma superfície paraboloide será refletido para fora em raios paralelos.
Espelho Parabólico
Espelho Parabólico
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