Ilusion optica

EL CUBO MENTIROSO

OBJETIVO:

General:

Analizar las causas y efectos de los rayos luminosos que provocan imágenes virtuales y aparentemente infinitas.

Específico:

Conceptualizar el experimento “Cubo mentiroso” en base a las leyes de la reflexión.

Determinar las propiedades químicas que producen los espejos y las leyes físicas que intervienen en este proceso.

FUNDAMENTOTEÓRICO

9 AREA: FÍSICA

Reflexión de la luz

La luz tropieza con la superficie de un cuerpo cualquiera, es difundida parcial o totalmente en todas las direcciones posibles. No ocurre lo mismo cuando la superficie del cuerpo está totalmente pulimentada. Entonces, la superficie devuelve el luminoso en una dirección única que depende de la posición rayo con respecto a está superficie: se diceque el rayo se ha reflejado, y que la superficie reflectora es un espejo. La forma sencilla de los espejos es de un plano. La naturaleza nos ofrece un ejemplo en la superficie de los lagos o de las aguas tranquilas, y el hombre, desde la épocas más remotas, ha construido espejos de metal pulimentado. Mucho más tarde se fabricaron espejos de vidrio o de cristal, que reflejaban la luz mediante unaa de amalgama de estaño (estaño disuelto en el mercurio, estaño de los espejos) y solamente hace menos de un siglo se ha reemplazado el estaño por una capa delgada de plata depositada por vía química.
Es sabido que los cristales o espejos planos producen, de los objetos situados delante de ellos, imágenes semejantes a dichos objetos. Estudiando el mecanismo de formación de estas imágenes llegaronlos sabios de la Antigüedad al descubrimiento de las leyes de la reflexión, que se encuentran ya formuladas, por ejemplo, en el tratado de Euclides: La Catóptrica (300 años antes de J.C., aproximadamente).

Imágenes producidas por un espejo plano

Tracemos un circulo y diámetro en un plano horizontal y dispongamos después verticalmente un espejo no plateado a lo largo del diámetro. Tomemosdespués dos bujías del mismo diámetro y de la misma longitud, una de las cuales se colocará en el circulo ante un espejo, que nos dará, por reflexión, su imagen. Procuremos entonces colocar la segunda bujía de forma que se superponga a la imagen observada en el espejo, lo que se logrará después de algunos tanteos, con tanta exactitud, que será imposible distinguir la segunda de la imagen de laprimera. La ilusión es tan perfecta que si se enciende la bujía situada ante el espejo, la segunda parecerá también encendida y el dedo que toca la mecha parecerá situado en la llama. (Figura 1)
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Fig. 1
Cuando se ha obtenido esta coincidencia entre la segunda bujía y la imagen de la primera, se comprueba que la bujía número dos está también situada en el circulo, en la intersección de laperpendicular trazada desde la bujía numero no sobre el diámetro. Esta disposición es sólo la simetría con respecto a un plano - el espejo - que se estudia en geometría. Se observa, además, que las distancias de las bujías al espejo son iguales, y que la imagen es también igual al objeto.
Espejos planos angulares

Se forman espejos planos angulares cuando se unen dos espejos planos por uno de suslados formando un cierto ángulo. Al colocar un objeto en medio de ellos se observarán un número N de imágenes, éste dependerá de la medida del ángulo. Para calcular el número de imágenes que se producirán en dos espejos planos angulares se usa la expresión:

N = 360° - 1
α

Donde N = número de imágenes que se forman.
α = ángulo que forman entre sí los espejos planos.

Espejotriple

Se disponen tres espejos planos, perpendiculares entre si, de forma que se constituyan un triedro trirrectángulo. En una habitación, dos paredes continuas y el suelo forman un triedro trirrectángulo).
Un rayo luminoso que incida en uno de los tres espejos sufre varias reflexiones, siendo finalmente devuelto, paralelamente a su dirección primitiva, hacia la fuente luminosa. Esta propiedad...