Naturaleza de la luz: reflexión en espejos

NATURALEZA DE LA LUZ: reflexión en espejos

El estudiante comprueba el fenómeno de reflexión de la luz así como la formación de imágenes en espejos planos y esféricos, con ética y responsabilidad.

La luz y los fenómenos relacionados con ella han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la humanidad, sería difícil imaginar el mundo en oscuridad, la óptica es la rama de la física que se ocupa de los fenómenos visuales, es decir los determinados por las radiaciones luminosas. La longitud de onda que percibe el ojo humano esta entre los 400 y 700 nm. Las longitudes de onda menores a 400 nm se llaman ultravioleta y mayores a 700 nm se llaman infrarrojas, los cuales se aprecian en un rango de colores del espectro visible.

La luz se propaga en línea recta, a una velocidad de 300 000 km/s cuando se desplaza en el vacío y al llegar a una superficie reflejante se establecen las siguientes leyes:[pic 1]

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

- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: φi = φr[pic 2]

La normal es una línea imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los medios. Los ángulos se miden con respecto a la normal.

Un espejo es una superficie pulimentada sobre la que se produce únicamente reflexión. Sea, cual fuera, la forma de la superficie, ésta divide al espacio en una zona real (+) ubicada delante del espejo, y una zona virtual (-) considerada detrás del espejo. La concurrencia de las prolongaciones de los rayos reflejados forma figuras llamadas imágenes. Una imagen puede ser real o virtual dependiendo de la zona en donde se forme. Si el espejo es plano, la imagen es derecha, virtual, del mismo tamaño del objeto, y ambos equidistantes del espejo.[pic 3][pic 4]

Si se coloca dos espejos planos que forman entre sí un ángulo, el número de imágenes () que se forman depende del ángulo () que se forma entre los espejos. Se puede calcular, utilizando la siguiente fórmula: (6)[pic 7][pic 5][pic 6]

[pic 8]

[pic 9]

Para un par de espejos angulares, se puede verificar los datos:

En los espejos paralelos, se generan imágenes infinitas dependiendo del ángulo al cual se encuentran.

Los espejos esféricos, pueden ser cóncavos si el espejo se forma en su interior, en este caso la imagen es real e invertida. Es convexo si está en la parte externa del mismo, en este caso la imagen es virtual y derecha. (6)

[pic 12][pic 13]

Fig. 4                                                Fig. 5

[pic 14][pic 15]

Fig. 6                                                Fig. 7

• Espejos (módulo de óptica)
• Fuente luminosa con rejillas
• Fuente eléctrica
• Cables
• Transportador

Demostración de la ley de reflexión de la luz

Sobre una superficie blanca trace ejes de coordenadas, luego traces líneas correspondientes para diferentes ángulos de incidencia[pic 16]

Coloque un espejo en posición vertical sobre el origen de los ejes.

Refleje un haz de luz láser y trace una línea por el camino que marca el rayo reflejado

Anote los resultados en la tabla 1.[pic 17]

Tabla 1: Ley de reflexión de la luz

Reflexiones múltiples en espejos planos

• Use dos espejos planos, una el borde de los dos espejos con cinta adhesiva, de manera que entre los dos puedan formarse diferentes ángulos.[pic 18]
• Con un transportador mida entre los dos espejos un ángulo de 72°.
• Coloque el objeto que se va a observar dentro del ángulo formado por los espejos. Cuente el número de imágenes que se forma y anote en la tabla 2.
• Reduzca el ángulo cada 5° y en cada caso contar las imágenes que se forman. Anote los resultados en la tabla 2.[pic 19]

Tabla 2: Reflexiones múltiples en un espejo plano

Naturaleza de la imagen en un espejo cóncavo

• Coloque el objeto en las diferentes posiciones que indica la tabla 3 para un espejo cóncavo.
• Mida la distancia focal del espejo cóncavo, haciendo que convierta un haz de luz paralelo en un haz convergente que incida en un punto sobre una pantalla.

Tabla 3: Naturaleza de la imagen según la posición del objeto

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