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Espejos
Un espejo es una superficie lisa que refleja una gran cantidad de la luz que incide sobre ella. Cuando la luz llega a una superficie, una parte se refleja y otra se absorbe. Los espejos son excelentes reflectores. Casi toda la luz que incide en el espejo rebota, y solo una pequeña parte es absorbida.
Un espejo es una superficie pulida en la que, después de incidir, la luz se refleja siguiendo las leyes de la reflexión, el más sencillo de ellos es el espejo plano, en este último, un haz de rayos de luz paralelos puede cambiar de dirección completamente en conjunto y continuar siendo un haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen virtual de un objeto con el mismo tamaño y forma que el real. La imagen resulta derecha pero invertida en el eje normal al espejo.
También existen espejos curvos que pueden ser cóncavos o convexos. En un espejo cóncavo cuya superficie forma una paraboloide de revolución, todos los rayos que inciden paralelos al eje del espejo, se reflejan pasando por el foco, y los que inciden pasando por el foco, se reflejan paralelos al eje.
Espejos planos y espejos esféricos
Los espejos pueden clasificarse en función de su curvatura. Si el radio de curvatura es cero, se llama espejo plano. Estos son los espejos que se ven más comúnmente en los hogares y salones de belleza. En un espejo plano, las proporciones de la imagen y el objeto son siempre las mismas. Los espejos también pueden ser curvos y a esta categoría se llama espejos esféricos que, a su vez, se dividen en cóncavos y convexos.
Espejo plano
Un espejo plano es un tipo de espejo cuya superficie reflectante es plana, por contraposición a los espejos curvos, que por lo general modifican la configuración de imágenes de los objetos que reflejan, los espejos planos muestran imágenes idénticas a las originales de los objetos reflejados, con la particularidad de su simetría con respeto al plano del espejo, lo que se traduce en la inversión de su lateralidad.
Para los rayos de luz que inciden en un espejo plano, el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Ambos ángulos se miden entre cada rayo y la normal a la superficie, y las tres líneas rectas (las trayectorias de los dos rayos y la perpendicular a la superficie) pertenecen a un mismo plano. Por lo tanto, el ángulo de reflexión es el ángulo entre el rayo reflejado y la normal y un haz de luz colimada no se dispersa tras reflejarse en un espejo plano, si se exceptúan los efectos de la difracción.
Ecuación del espejo plano
La ecuación fundamental del espejo plano es:
Donde s y s' son las distancias del objeto y la imagen respectivamente al origen O, situado en el vértice óptico. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro ( m ). Según el criterio de signos, que usamos, son negativas cuando están delante del espejo y positivos detrás
Ecuación del espejo esférico
La ecuación fundamental del espejo esférico es una igualdad que relaciona la distancia al origen del objeto y la de la imagen con el radio de curvatura del espejo:
Dónde:
- s , s' : Son las distancias del objeto y la imagen respectivamente al origen O, situado en el vértice óptico. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro ( m ). Según el criterio DIN de signos, que usamos, son negativas cuando están delante del espejo y positivos detrás
- R : Es el radio de curvatura del espejo esférico. Su unidad de medida en el S.I. es el metro ( m ). Según el criterio DIN:
- Espejo convexo → R > 0.
- Espejo cóncavo → R < 0
Focos
En los óptica tanto en lentes como espejos estudiámos los focos de objeto e imagen, el primero es el punto en el que hay que colocar el objeto para que los rayos salgan paralelos del dioptrio. El segundo es el punto en el que convergen los rayos provenientes de un objeto situado en el infinito, es decir, aquellos que llegan al dioptrio paralelos al eje óptico. En el caso del espejo, sólo existe un foco.
El foco de un espejo esférico es el punto en el que debe colocarse un objeto para que su imagen se forme en el infinito. También es el punto en el que convergen los rayos de un objeto que está en el infinito. La distancia del foco al origen del sistema óptico se denomina distancia focal y se denota por f. Se relaciona con el radio del espejo, R, según:
Tras su reflexión, los rayos forman imágenes de los objetos que pueden ser mayores, iguales, o menores que los objetos en sí, se define el aumento lateral o aumento transversal de la imagen, y se denota AL , como la relación entre la altura de esta, y' , y la altura del propio objeto, y. En el caso del espejo esférico su valor se puede calcular como:
El aumento lateral es una magnitud adimensional que te va a permitir determinar la altura de la imagen a partir de la del objeto original, o viceversa. Recuerda también que
- Si AL > 1 , el tamaño de la imagen es mayor que el del objeto
- Si AL < 1 , el tamaño de la imagen es menor que el del objeto
- Si AL > 0 , la imagen es derecha
- Si AL < 0 , la imagen está invertida
Espejos convexos
Un espejo convexo, espejo ojo de pescado o espejo divergente, es un espejo curvo en el cual la superficie reflectante se encuentra deformada hacia la fuente de luz (ver esquema para mayor claridad). Los espejos convexos reflejan la luz hacia afuera, por lo tanto no se utilizan para enfocar luz. Estos espejos siempre forman una imagen virtual, dado que el foco (F) y el centro de curvatura (2F) son ambos puntos imaginarios "dentro" del espejo, que no pueden ser alcanzados. Por lo tanto, las imágenes que se forman en este tipo de espejos no pueden ser proyectadas en una pantalla, dado que la imagen se encuentra detrás del espejo. Un haz de luz colimada (paralela) diverge luego de reflejarse en un espejo convexo, dado que el vector normal a la superficie es distinto en cada punto del espejo.
UsosEl espejo convexo permite a los conductores observar detrás de curvas o esquinas. El espejo del lado del acompañante de un automóvil es por lo general un espejo convexo. En algunos países, estos poseen una advertencia grabada que dice "Los objetos en el espejo se encuentran más cerca de lo que aparentan", para prevenir al conductor sobre los efectos distorsionantes en cuanto a la percepción de las distancias. Se prefiere usar espejos convexos en los automóviles ya que dan una imagen no invertida aunque de menor tamaño. Además, ofrecen un campo de visión más amplio ya que están curvados hacia afuera.
Este tipo de espejos se suelen colocar en los pasillos de diversos edificios, incluidos hospitales, hoteles, escuelas, tiendas, y edificios de departamentos. Por lo general están colocados sobre la pared o el cielo raso en la zona en la cual se cruzan los pasillos, o donde poseen esquinas pronunciadas. De esta forma ayudan a las personas que transitan por esas zonas ya que permiten mejorar la visibilidad en puntos donde es limitada. También se los utiliza en carreteras, rutas de acceso, aparcamientos, y callejuelas para brindar seguridad a los conductores en zonas de escasa visibilidad, especialmente en las curvas y esquinas.
ImagenLa imagen de un espejo convexo es siempre virtual los rayos de luz no han pasado por la imagen, solo las extensiones de las trayectorias de dichos rayos lo han hecho, (como sucede en un espejo común plano), de menor tamaño que el objeto y derecha o en posición correcta.
medida en que el objeto se encuentra más cerca del espejo, el tamaño de la imagen aumenta, hasta ser del tamaño del objeto, cuando toca el espejo. Cuando el objeto se aleja, el tamaño de la imagen disminuye y gradualmente se acerca al foco, hasta que se reduce a un punto en el foco cuando el objeto se encuentra a una distancia infinita. Estas características son las que convierten a los espejos convexos en dispositivos muy útiles: dado que todo aparece más pequeño en el espejo, ellos pueden abarcar un campo de visión más amplio que el que posee un espejo plano normal.
Espejo cóncavo
Espejos planosLos espejos planos consisten en superficies planas y pulidas en la cuales se reflejan los objetos. A la reflexión que ocurre en el espejo se la llama reflexión especular, ya que las ondas de luz que inciden en él se reflejan en el mismo sentido. La imagen de un objeto que se forma en el espejo plano se caracteriza por:
- Ser virtual, es decir, es una imagen de la cual no emana luz, sin embargo el ojo no percibe la diferencia.
- Es del mismo tamaño que el objeto.
- Se forma a la misma distancia, por detrás del plano del espejo, de la que se encuentra el objeto por delante de éste.
- Ser una imagen derecha, es decir que su orientación es la misma que la del objeto, pero con simetría especular, lo que significa que su relación es la misma que hay entre la mano derecha y la mano izquierda.
Formación de imágenes en espejos planosLa formación de imágenes en espejos planos tiene su explicación en la ley de reflexión, en general los rayos se reflejan hacia el ojo como si procedoeran de detrás del espejo, pero realmente son los rayos que provienen del objeto y que se reflejan en el espejo. La imagen formada en el espejo plano tiene las siguientes características:
- La imagen formada es virtual
- La imagen formada está a la misma distancia que el objeto del espejo.
- La imagen está derecha igual que el objeto, sin embargo experimenta una inversión lateral, o sea la izquierada está a la derecha y viceversa
- La imágen es de igual tamaño que el objeto.
Focos en espejos esféricosTanto en los espejos cóncavos como en los convexos, la distancia focal es igual a la mitad del radio (f = R / 2). Los rayos que vienen del infinito pasan por el foco del espejo tras su reflexión.
Espejo convexoUn diagrama de un espejo convexo en el que se observa el foco, el centro de curvatura y el eje principal.
Espejo convexo del cocheEl espejo convexo y es muy importante en la conducción en el manejo de vehículos como coches, motos o camiones, para poder ver lo que hay detrás y a los lados lo que es fundamental para desarrollar una conducción segura.
Espejo cóncavoDiagrama de un espejo cóncavo indicando el foco, la distancia focal, el centro de curvatura y el eje principal.
Espejos cóncavos utilizados para la ampliación en odontología.El espejo convexo y es muy importante en la conducción en el manejo de vehículos como coches, motos o camiones, para poder ver lo que hay detrás y a los lados lo que es fundamental para desarrollar una conducción segura.