Óptica Geométrica. Espejos Planos

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1 Óptica Geométrica Espejos Planos

2 Espejos planos Qué son? 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% 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.

3 Espejos planos Cómo se hacen? 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. Después se cubre esta capa de plata con una capa de pintura protectora.

4 Espejos planos Qué imágenes dan? Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás y no frente a éste ni en la superficie. 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. 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.

5 Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, parte de la luz se refleja y parte entra en el cuerpo donde puede ser absorbida o transmitida, absorbiéndose siempre una parte de ella mientras lo atraviesa (ej. vidrio). La luz reflejada cumple las leyes de la reflexión La cantidad de luz reflejada por un cuerpo depende de: * La longitud de onda de la luz, y de si está o no polarizada. La textura de la superficie (plana, rugosa, regular, irregular, opaca, pulida, etc.) El ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie. La naturaleza de la superficie (composición, estructura, densidad, color. La reflexión de la luz se puede realizar de dos maneras: reflexión irregular o difusa y reflexión regular o especular.

6 Reflexión especular 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.

7 Deslumbramiento De 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

8 Deslumbramiento 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 es-pejo puede deslumbrarnos En este gráfico un rayo que procede del Sol incide en un espejo y se refleja hacia el ojo del observador. Como puedes lograr deslumbrar a una persona con un espejo? Conoces algún caso histórico en el que se usaron espejos en alguna guerra?

9 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. Tu cara difunde la luz, pero no deslumbra a nadie! :-)

10 Campo visual de un espejo Según la orientación que tenga el espejo respecto al ojo y según la superficie del espejo, se alcanza diferente campo visual. 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. Aumenta el campo visual al acercar el espejo al ojo? Y al alejarlo?.

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

12 Marcha de rayos Para construir el esquema de la marcha de los rayos procedemos de la siguiente m Para cada punto del objeto hallamos su 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.

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

14 Reflexión un espejo plano

15 Aplicaciones de los espejos 1.- Periscopio. Podemos construir un periscopio colocando dos espejos paralelos entre si que formen un ángulo de 45º con el plano del horizonte. Este aparato nos permite observar por encima de un obstáculo permaneciendo nosotros ocultos detrás de él Da una imagen derecha del objeto

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