Construccion de Imagenes en Espejos

•septiembre 12, 2009 • Dejar un comentario

Fisica 1107 J.M.

Construccion es espejos

Construcción en espejos planos

 

espejo

 

¿Qué son los espejos planos?

 

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior) .

Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.

¿Comó se hacen los espejos planos?

Cuando los pueblos antiguos lograron dominar la metalurgia, hicieron espejos puliendo superficies metálicas (plata).

Los espejos corrientes son placas de vidrio plateadas. Para construir un espejo se limpia muy bien un vidrio y sobre él se deposita plata metálica por reducción del ión plata contenido en una disolución amoniacal de nitrato de plata. Después se cubre esta capa de plata con una capa de pintura protectora.

El espejo puede estar plateado por la cara anterior o por la posterior, aunque lo normal es que esté plateada la posterior y la anterior protegida por pintura. La parte superior es de vidrio, material muy inalterable frente a todo menos al impacto.

¿Qué imagenes dan?

Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás y no frente a éste ni en la superficie. (Ojo, es un error frecuente el pensar que la imagen la vemos en la superficie del espejo).

El sistema óptico del ojo recoge los rayos que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina.

El ojo identifica la posición que ocupa un objeto como el lugar donde convergen las prolongaciones del haz de rayos divergentes que le llegan. Esas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto. En ese punto se forma la imagen virtual del objeto.

La imagen obtenida en un espejo plano no se puede proyectar sobre una pantalla, colocando una pantalla donde parece estar la imagen no recogería nada. Es, por lo tanto virtual, una copia del objeto “que parece estar” detrás del espejo.

El espejo sí puede reflejar la luz de un objeto y recogerse esta sobre una pantalla, pero esto no es lo que queremos decir cuando afirmamos que la imagen virtual no se recoge sobre una pantalla. El sistema óptico del ojo es el que recoge los rayos divergentes del espejo y el cerebro interpreta como procedentes de detrás del espejo (justo donde se cortan sus prolongaciones)

La imagen formada es:

simétrica, porque aparentemente está a la misma distancia del espejo

virtual, porque se ve como si estuviera dentro del espejo, no se puede formar sobre una pantalla pero puede ser vista cuando la enfocamos con los ojos.

del mismo tamaño que el objeto.

derecha, porque conserva la misma orientación que el objeto.

  

La luz reflejada cumple las leyes de la reflexion:

Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar con la superficie de un objeto.

A_reflxion

    

  

El fenómeno más evidente de la reflexión en el que se refleja la mayor parte del rayo incidente sucede cuando la superficie es plana y pulimentada (espejo).

ÁNGULO DE INCIDENCIA y ÁNGULO DE REFLEXIÓN
Se llama ángulo de incidencia -i- el formado por el rayo incidente y la normal.

La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.

El ángulo de reflexión -r- es el formado por el rayo reflejado y la normal.

  

  

reflexion_refracc2

El rayo marcha perpendicular al frente de las ondas

Cuando un rayo incide sobre una superficie plana, pulida y lisa y rebota hacia el mismo medio decimos que se refleja y cumple las llamadas “leyes de la reflexión” :
1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.

2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.

El rayo incidente define con la normal en el punto de contacto, un plano. El rayo reflejado estará en ese plano y no se irá ni hacia delante ni hacia atrás.
Imagina que el plano amarillo de la figura contiene a la normal y al rayo incidente: el rayo reflejado también estará en él.
 

 

 

F_I_Espejo

 

El ojo capta los rayos, y con la ayuda de la córnea y del cristalino (lentes), los hace converger en la retina. Al cerebro, al interpretarlos, parece que le llegan todos desde un punto P’ situado detrás del espejo.

El punto P’ es la imagen de P.

Para construir el esquema de la marcha de los rayos procedemos de la siguiente manera:

  • Para cada punto del objeto hallamos su simétrico simétrico respecto al espejo: del punto P obtenemos el punto P’.
  • Trazamos rayos desde P hasta el espejo. Los rayos reflejados se obtienen prolongando la recta de unión de P’ con el punto de impacto del rayo que va de P al espejo.
  • El rayo incidente y el rayo reflejado forman el mismo ángulo con la normal.

Los rayos siguen, desde el objeto hasta el ojo el camino más corto, por lo que emplean un tiempo mínimo (Fermat). De la misma manera construimos imágenes de los demás puntos de un objeto material .

El resultado es que el ojo ve ese conjunto de puntos detrás del espejo y simétricos con el objeto: esa es su imagen.

La imagen del objeto no se puede recoger sobre una pnatalla porque los rayos divergen y no se concentran en ningún punto, pero el sistema óptico del ojo si puede concentrar esos rayos en la retina.

Cuando estamos frente a un espejo plano, nuestra imagen, y todas las imágenes que vemos son:

simétricas porque aparentemente están a la misma distancia del espejo que el objeto.

virtuales porque se ven como si estuvieran dentro del espejo, no pueden recogerse sobre una pantalla, pero si pueden ser vistas por nuestro ojo cuando miramos al espejo. Las lentes de nuestro ojo, cristalino y córnea, se encargan de enfocar y de concentrar los rayos que divergen sobre nuestra retina.

del mismo tamaño que el objeto.

derechas porque conservan la misma posición que el objeto. 

Deslumbrammiento

SolDe los focos luminosos sale la luz en todas las direcciones. Sale radialmente, como si el foco de luz fuera el centro de una esfera y los rayos sus radios. Cada dirección de propagación se idealiza y se le asigna un único rayo.

En la realidad, del foco sale un paquete de rayos paralelos que llamamos haz.

Este haz es una onda electromagnética y dentro de ella lleva fotones que contienen energía. 

Cuando los rayos del haz están lejos del foco se puede considerar que son paralelos entre sí y que, para pequeños recorridos, a esa gran distancia del foco, la separación entre el principio y el fin de ese trozo de rayo es “inapreciable”.

haz  

   

  deslumbrado

Como los espejos planos reflejan mas del 95% de la intensidad de la luz incidente, un haz de luz procedente del Sol que se refleje en un espejo puede deslumbrarnos. 

¿Como puedes lograr deslumbrar a una persona con un espejo?

¿Conoces algún caso histórico (¿?) en el que se usaron espejos en alguna guerra?. ¿Quién fue Arquímedes?. Una experiencia reciente demostró que para concentrar energía capaz de incendiar naves a distancia se necesitan espejos de un tamaño imposibles de construir con la tecnología de la época de Arquímedes.

 

 

 

 

Dibujo

Campo visual de un espejo

untitled

 

Según la orientación que tenga el espejo respecto al ojo y según la superficie del espejo, se alcanza diferente campo visual: el ojo puede ver distintas zonas según donde esté respecto al espejo.

Puedes “barrer” una zona situada detrás de ti con el campo visual de un espejo girándolo frente a tus ojos.

Todos los rayos procedentes de la zona azul se reflejan en el espejo y pueden ser captados por el sistema óptico del ojo.

No se pueden ver todos los objetos situados frente al espejo.

¿Aumenta el campo visual al acercar el espejo al ojo? ¿Y al alejarlo?.

 

Reflexión difusa

Todos los cuerpos reflejan parte de la luz que incide sobre ellos pero la mayoría producen una reflexión difusa.

La reflexión difusa se origina en los cuerpos que tienen superficies rugosas, no pulidas: esto es lo que nos permite ver los objetos que nos rodean sin deslumbrarnos aunque que estén iluminados por una luz intensa.

El sistema óptico del ojo recoge los rayos difundidos y forma con ellos la imagen del objeto.

Podemos ver todos los puntos de la superficie en la que se produce la reflexión difusa.

¡ Tu cara difunde la luz, pero no deslumbra a nadie ! 🙂

 

La cantidad de luz reflejada por un cuerpo depende de:

  • La naturaleza de la superficie (composición, estructura, densidad, color, entre otras)
  • La textura de la superficie (plana, rugosa, regular, irregular, opaca, pulida , etc.)
  • La longitud de onda de la luz, y de si está o no polarizada.
  • El ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie.

La reflexión de la luz se puede realizar de dos maneras: reflexión irregular o difusa y reflexión regular o especular.

 

 

 A_F_I_Espejoplano

 Desde este punto salen infinitos rayos que se reflejan en el espejo (cumplen las leyes de la reflexión) y divergen.

 

Reflexión regular o espectacular.

Tiene lugar cuando los rayos de luz inciden sobre una superficie lisa. Algunos metales como la plata y el aluminio absorben poco la luz blanca y si construimos con ellos láminas metálicas muy pulimentadas podemos lograr que reflejen la luz de tal manera que los rayos reflejados se vean con una intensidad comparable a la de los rayos incidentes. A estas superficies les llamamos espejos y pueden ser planos o curvos. Hoy en día los espejos se construyen de vidrio, pero en la antigüedad los primeros espejos eran de metal.

La física estudia las leyes de la formación de imágenes en los espejos planos.

 

 

 

Formación de imágenes en un espejo plano

La formación de imágenes en los espejos son una consecuencia de la reflexión de los rayos luminosos en la superficie del espejo. La óptica geométrica explica este familiar fenómeno suponiendo que los rayos luminosos cambian de dirección al llegar al espejo siguiendo las leyes de la reflexión.

Suponiendo un punto P, que emite o refleja la luz, y que está situado frente a un espejo, el punto simétrico respecto al espejo es el punto P’.

1107 JM: Fisica

•septiembre 8, 2009 • Dejar un comentario

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