Espejos

FORMACIÓN DE IMÁGENES POR ESPEJOS ESFÉRICOS

PROPÓSITO:
Comprender los principios y procesos físicos básicos de la luz y el sonido, particularmente los relacionados con el funcionamiento de algunos instrumentos ópticos y acústicos con la comunicación entre los seres vivos.
Establecer los rayos principales para la formación de imágenes en espejos cóncavos y convexos.
Diferenciar entreimagen real e imagen virtual.

Aplicar la ecuación de espejos esféricos en la resolución de problemas.

MATERIAL:

Material de Cómputo
Computadora con acceso a Internet
Programa Microsoft Office Excel
Plugin Java
Simulador referente para la formación de imágenes por espejos esféricos: http://www.educaplus.org/luz/espejo2.html

DESARROLLO:
La óptica geométrica estudia la propagaciónde la luz asumiendo que viaja como si se tratara de rayos rectos que solamente se desvían cuando sufren reflexión, o cuando encuentran la interfaz entre dos medios transparentes (refracción).
Las figuras 1 (a) y (b) muestran un espejo esférico cóncavo y uno convexo.


La línea horizontal sobre la cual se ubican el centro (C) y foco (F) de la lente es el eje principal del espejo. Consideremosun objeto, situado frente a cada espejo, representado por una flecha derecha de longitud l. La distancia desde la flecha hasta el espejo está representada por do. La distancia focal f es la que existe entre un punto llamado foco, identificado como F en cada figura, y el vértice del espejo. Esta distancia es igual a la mitad del radio de la superficie esférica y su importancia estriba en que unhaz luminoso, que incide sobre el espejo, viajando paralelamente al eje principal, se refleja pasando por este punto, si el espejo es cóncavo, o como si saliera de este punto, si el espejo es convexo. La distancia focal es positiva para espejos cóncavos y negativa para espejos convexos. El radio de curvatura de cada espejo denotado con la letra r. La ubicación de la imagen se encuentra a unadistancia di. Las distancias del objeto al espejo, de la imagen al espejo, y la distancia focal están relacionadas entre sí según la siguiente fórmula establecida por Gauss:

1/d_o +1/d_i =1/f

El tamaño de la imagen se relaciona con el del objeto por:
m=-d_i/d_o =l^´/l
*Donde l’ es el tamaño de la imagen, y m su amplificación. Si |m|>1, la imagen es mayor que el objeto, de lo contrario es menor.Si m > 0, la imagen es derecha, de lo contrario, invertida.

Formación de imágenes
Los diagramas de rayos son herramientas útiles para determinar la ubicación de la imagen producida por un espejo cóncavo o convexo. Para determinar la ubicación de una imagen se usa un diagrama de rayos, por lo menos dos tipos de rayos incidentes y reflejados deberán estar construidos para posiciones estratégicasen el objeto. La imagen de un objeto es el lugar donde los rayos de luz se cruzan en este objeto que refleja en un espejo.
Elegiremos como objeto una flecha, es común a escoger las dos extremos (la parte superior y la parte inferior de la flecha) como puntos de partida para los rayos incidentes y reflejados. La construcción consistirá en determinar el lugar de la imagen para estas dosposiciones extremas sobre el objeto. La imagen completa no es más que una flecha que une estos dos lugares de la imagen. Esta tarea es simplificar aún más si el objeto se coloca como una flecha de pie en el eje principal del espejo. Si este es el caso, entonces la imagen será de pie en el eje principal del espejo (y, o bien invertido o vertical).
De todos los rayos que emanan de la parte superior de laflecha objeto e inciden en el espejo, hay dos rayos de su comportamiento en la superficie del espejo se puede predecirse fácilmente. Estos son los dos rayos incidentes que se utilizan en la construcción de rayos. Uno de los rayos se mueve paralelamente al eje principal y se refleja a través del punto focal. El segundo rayo atraviesa el centro de coordinación en el camino hacia el espejo y se...