OBJETIVO. Reconocer el fenómeno de reflexión como factor principal en la formación de
imágenes en espejos e identificar las características de estas imágenes.
Ley de la Reflexión
1º Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los medios.
2º El ángulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (ángulo de reflexión).
Reflexión especular
Cuando la luz llega en forma de rayos paralelos incidiendo sobre una superficie plana y muy lisa, los rayos reflejados son también paralelos. Este tipo de reflexión se llama reflexión especular (especulo = espejo). El ejemplo más común que tenemos de lo anterior, es la formación de imágenes utilizando un espejo plano. En la reflexión especular, el ángulo de incidencia de los rayos luminosos es igual al ángulo de reflexión, en cada punto, respecto de la normal N.
Reflexión difusa
Si la superficie es rugosa, los rayos reflejados salen en todas direcciones, porque la normal en diferentes puntos puede ser distinta, produciéndose una reflexión difusa. Este tipo de reflexión no genera imágenes pero es muy importante pues nos permite ver la mayoría de los objetos opacos desde diferentes ángulos.
LOS DISTINTOS COLORES DE LA LUZ VISIBLE
Como ya dijimos, la luz visible está formada por siete colores. Cada uno corresponde a una onda electromagnética con una frecuencia característica. Cuando la luz visible se descompone, por ejemplo al formarse el arco iris, vemos estos siete colores ordenadossegún su frecuencia. En un arco iris primario,
los colores se ordenan de menor a mayor frecuencia es de la parte externa a la parte interna (rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta). Además, como vimos al analizar el espectro electromagnético: mientras mayor es la frecuencia de una onda, mayor es la energía propagada por ella. Por lo tanto, cada color propaga una cantidad diferente de energía. Esto se puede explicar si pensamos en el proceso de emisión de los fotones, representado esquemáticamente en la figura de arriba.
ESPEJO PLANO
Consigue un espejo, ponlo frente a tu cara y apoya tu mano en él. Trata de ver al mismo tiempo tu cara reflejada y tu mano. Verás que no es posible: o bien tu cara se ve nítida y tu mano borrosa, o al revés. Lo que pasa es que tu cara reflejada y tu mano están en planos distintos que no se pueden enfocar simultáneamente. Llamaremos “mundo virtual” al que está detrás del espejo: allí no existen los rayos luminosos, solo sus proyecciones imaginarias, y “mundo real” al espacio donde están los objetos y los rayos de luz.
En la figura 22, el pimentón representa un objeto real que está frente a un espejo plano y el ojo representa a una persona que está mirando.
Si tomamos un punto del pimentón y desde ahí proyectamos dos rayos luminosos hacia el espejo, veremos que cada rayo reflejado lo hace con un ángulo distinto (a y ß).
Vemos que la imagen virtual tiene la misma orientación vertical que el objeto real, por lo que se dice que está derecha. Sin embargo, su orientación horizontal se invierte. Además, la imagen virtual se ve del mismo tamaño que elobjeto real.
A los ojos del observador, los rayos reflejados parecieran venir desde un punto detrás del espejo. La distancia del objeto al espejo (do) es igual a la distancia entre el espejo y la imagen (di).
El campo visual de un espejo
Una persona (representada por el ojo del observador) está mirando hacia un espejo plano frente a ella. A sus espaldas hay una serie de objetos. Debido a la posición y al ancho del espejo solo algunos de estos objetos pueden ser vistos por el observador: se dice que estos objetos forman parte del “campo visual” del espejo. ¿Cuáles son estos objetos?
1. Por lo tanto podemos trazar un rayo luminoso desde cada extremo del espejo al centro del ojo (pupila).
2.
De acuerdo a esto podemos trazar los rayos de luz que provendrían de los objetos.
Entonces, todos los objetos que estén entre los dos rayos que dibujamos estándentro del campo visual de este espejo y pueden ser vistos por el observador. Cuanto más cerca del espejo esté el ojo, mayor es el campo visual.
Podríamos imaginar un espejo curvo como muchos espejos planos pequeños puestos uno al lado de otro sobre una superficie curva. En cada uno de estos pequeños espejos se produce una reflexión de rayos que obedece a la ley fundamental que ya hemos estudiado.
Un espejo esférico es un casquete de esfera, en que la superficie reflectora puede ser la externa (superficie convexa) o la interna (superficie cóncava).
Elementos principales:
Identificaremos algunos elementos de un espejo curvo que son necesarios para la construcción de la imagen. En todo espejo curvo encontramos en general los siguientes elementos fundamentales: El eje óptico, el centro de curvatura (C), el vértice o centro óptico(V) y, el radio de curvatura (R) el foco (F). Cuando el espejo ha sido bien construido el foco se encuentra en el punto medio de la distancia focal (f = r/2)
FORMACIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJOS ESFÉRICOS:
La imagen de un objeto que se encuentra frente a un espejo esférico, se forma a partir de la intersección efectiva de los rayos reflejados o de la intersección de sus prolongaciones.
Debido a la curvatura del espejo, las imágenes que se obtengan pueden variar de tamaño. Es normal que al situarse frente a un espejo convexo la imagen sea de menor tamaño y muy deformada. Por ejemplo al mirarse en una cuchara metálica.
Ahora si nos ponemos frente a un espejo cóncavo, el tamaño de nuestra imagen puede ser mayor o menor, dependiendo de qué tan cerca estemos del espejo.
Para lograr ubicar la imagen de un objeto, se busca la intersección de los rayos reflejados, o de la prolongación de ellos. En los espejos curvos, a diferencia del espejo plano, las imágenes presentan características determinadas dependiendo de la ubicación del objeto.
La propiedad más importante de un espejo cóncavo es que hace converger la luz, por lo que también se llaman espejos convergentes. Si se hacen llegar rayos de luz paralelos a un espejo cóncavo, ellos convergen en un mismo punto llamado punto focal o foco (F)
RAYOS NOTABLES PARA ESPEJOS CÓNCAVOS
Rayo luminoso que incide paralelo al eje principal del espejo, se refleja en dirección al foco.
Rayo luminoso que pasa por el foco del espejo, se refleja paralelo al eje principal.
Rayo luminoso que pasa por el centro de curvatura del espejo, se refleja sobre sí mismo.
Los espejos convexos tienen muchos usos cotidianos. Por ejemplo, se usan en los pasillos de los supermercados, en la salida de los estacionamientos, en los automóviles como espejos retrovisores y laterales. Un espejo convexo entrega un mayor campo visual, pero las imágenes que en él se forman tienen un tamaño y una posición distorsionada respecto de los objetos reales: los objetos parecen estar más lejos de lo que realmente están.
Si llega un grupo de rayos paralelos a un espejo convexo, estos divergen, es decir, cambian de dirección, separándose entre sí. Si proyectamos estos rayos hasta que se intersecten, pareciera que vienen de un punto situado detrás del espejo, que corresponde al foco del espejo. Por lo tanto, el foco de un espejo convexo es virtual.
RAYOS NOTABLES PARA ESPEJOS CONVEXOS
Rayo luminoso que incide paralelo al eje principal del espejo, se refleja con dirección desde el foco.
Rayo luminoso que incide en dirección al foco, se refleja paralelo al eje principal.
Rayo luminoso con dirección al centro de curvatura del espejo, se refleja sobre sí mismo.
Ejercicios que no están en el manual (espejos)