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LA REFLEXIÓN DE LA LUZ La reflexión de la luz es el cambio en la dirección que experimenta un rayo cuando incide sobre una superficie opaca. Reflexión difusa Se produce cuando la luz incide en una superficie opaca, pero no pulimentada, la cual presenta una serie de irregularidades, que hacen que la luz se refleje en distintas direcciones. Un hecho importate es que gracias a este tipo de reflexión es posible que nos percatemos de la existencia de luz en algún lugar. Reflexión especular Se produce en superficies totalmente pulimentadas como ocurre con los espejos. En este caso la reflexión se produce en una sola dirección gracias a lo cual es posible formar imágenes. Este tipo de reflexión obedece a la ley de reflexión por lo que ángulo de incidencia de los rayos es igual a ángulo de reflexión. Ley de reflexión La ley de reflexión establece que el ángulo que forma el rayo incidente con la normal, es igual al ángulo que se forma entre el rayo reflejado y la normal. Cabe mencionar también que la reflexión ocurre en el mismo plano y que la normal siempre es perpendicular a la superficie reflectante Formación de imágenes en espejos planos La 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 procedieran 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: 1. La imagen formada es virtual 2. La imagen formada está a la misma distancia que el objeto del espejo. 3. La imagen está derecha igual que el objeto, sin embargo, experimenta una inversión lateral, o sea la izquierda está a la derecha y viceversa 4. La imagen es de igual tamaño que el objeto. Clasificación de las imágenes Los espejos producen imágenes que tienen efectos diversos. Estas imágenes están siempre siguiendo algunas leyes, y el conocimiento de ellas permite construir sistemas ópticos eficaces de tal manera que al colocar un objeto delante, se puede conseguir el efecto deseado. Un sistema óptico es un conjunto de medios materiales limitados por superficies, cuya finalidad es aprovechar las propiedades de la luz en la construcción de instrumentos como espejos, lentes, lupas, microscopios, telescopios y otros de cualquier naturaleza. Cuando los rayos de luz parten de un mismo punto y se concentran en otro distinto, se dice que el segundo es la imagen del primero. Las imágenes se pueden clasificar según su naturaleza en: Reales: Se forman cuando los rayos reflejados después de interactuar con un espejo o lente, se intersectan en un punto. La imagen debe proyectarse sobre un plano o pantalla para ser visible. Virtuales: Se forman cuando los rayos después de interactuar con un espejo o lente, divergen y son sus proyecciones las que se unen en un punto. Estas imágenes no se pueden proyectar en un plano, pero son visibles para el observador. Con respecto a la posición, las imágenes pueden ser: Derechas: Si están orientadas igual que el objeto Invertidas: Si están en la posición contraria al objeto Según su tamaño las imágenes se denominan: Aumentadas o mayores si son más grande que el objeto. Disminuidas o menores sin son más pequeñas en relación al objeto. Aplicación I ¿ De qué tamaño debe ser el espejo para que la persona se vea de cuerpo completo? Lo primero que sabemos es que la imagen se encuentra a una distancia d del espejo y que el hombre mide una altura h. Ahora si observamos el triángulo P'DB es semejante al triángulo formado por la altura h, la distancia del objeto a la imagen y la hipotenusa (OPP'), así la proporción de lo lados no queda: Por lo tanto el espejo debe tener un tamaño mínimo igual a la mitad de la altura de la persona de manera que se pueda ver de cuerpo completo. Aplicación II: ¿Cómo demostrar la formación de la imagen trazando rayos? Se deben seguir los siguientes pasos: 1. Dibujar la imagen trazando líneas paralelas al espejo como si fuera una simetría axial. 2. Luego escoger un punto de la imagen y trazar desde ahí una línea que va en dirección del ojo. Tal línea representa como si el rayo de luz proviniese de atrás del espejo. 3. La parte de la línea que se encuentra de atrás del espejo debe ser dibujada con línea segmentada, porque no es real. 4. Luego se identifica en el objeto el mismo punto anterior, se traza una línea que va desde el punto a la intercepción del espejo con el rayo dibujado en el paso 2. 5. Se demuestra así, que en realidad el rayo salió del objeto, llegó al espejo y en el mismo ángulo de incidencia se reflejó. javascript: javascript: javascript: javascript: Imágenes en espejos angulares Son espejos planos cuya unión forma un cierto ángulo. Si se coloca un objeto, se pueden observar varias imágenes, de acuerdo al ángulo formado. Por ejemplo, cuando se coloca dos espejos planos formando un ángulo de 90°, se forman tres imágenes y la imagen del centro no presenta inversión lateral Ángul o N° de imágene s 30° 11 45° 8 60° 5 72° 4 90° 3 120° 2 180° 1 En la figura de la izquierda se demuestra a través del trazado de rayos la formación de imágenes entre dos espejos planos perpendiculares entre si. A continuación se muestra una serie de fotos que muestran las distinta cantidad de imágenes que se forman según el ángulo de los espejos. javascript: javascript: javascript: Formación de imágenes en espejos planos paralelos Cuando dos espejos planos son colocados de manera paralela entre si y se coloca un objeto en medio de ellos, se formarán infinitas imágenes, pues cada una de las imágenes se refleja en el otro espejo y así sucesivamente. (https://www.fisic.ch/contenidos/optica/reflexión-de-la-luz-y-espejos-planos/, s.f.) javascript: javascript: javascript: javascript: Ejercicio: Estudia cómo se comportan cuerpos opacos con superficies diferentes, cuando son iluminados por un haz de luz. Material: Caja luminosa, halógena, 12V/20W Con 3 diafragmas de cierre hermético Con 1 diafragma, ½ rendijas Con 1 diafragma, 3/5 rendijas Espejo sobre taco Fuente de alimentación 3… 12V-/ 6V~, 12V~ Papel o cartón de distintas clases Blanco, negro y de color, tamaño 8cm x 8cm. Láminas de aluminio Arrugada y lisa, tamaño 8cm x 8cm. Papel blanco, DIN A4 Montaje: 1. Coloca la hoja de papel blanco sobre la mesa delante de ti, en sentido vertical. 2. Coloca la caja luminosa sobre el borde del papel, con el lado del lente orientado hacia a ti. Pon el diafragma de una rendija en el foco de luz y marca la posición de la caja luminosa (Figura 1). Realización: 1. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V~). 2. Sujeta a uno 10 cm del orificio de la caja luminosa el trozo de papel 3. negro, o cartón, oblicuo al sentido de la luz (Figura 1) de modo que no pueda pasar la luz detrás. 4. Observa con mucha atención la zona de incidencia de la luz sobre el papel y anota lo que has observado en la tabla 1. 5. Repite la observación con todas las otras clases de papel y láminas. Ahora anota los resultados en la tabla 1. 6. Realiza finalmente este experimento con el espejo. ¿Qué variaciones puedes observar respecto a los experimentos anteriores? Anota también lo que observas también en la tabla 1. 7. Coloca ahora el diafragma de tres rendijas en la caja luminosa. Varia el ángulo del espejo y observa las trayectorias de los haces de luz estrechos. 8. Dibuja lo que observes en la figura 2: cuando la luz incide casi paralela sobre el espejo y cuando incide casi perpendicular. 9. Desconecta la fuente de alimentación. Figura 1 Observaciones: CUERPOS OPACOS OBSERVACIONES EN LA ZONA DE INCIDENCIA DE LA LUZ PAPEL NEGRO En este material, la luz reflejada en el cuerpo no traspasa de manera que se reflejeen la parte de atrás, ya que tuvo menos reflexión de luz por ser un material oscuro y con un mínimo ángulo de incidencia. PAPEL BLANCO En este material la luz tiene un mejor enfoque de la luz, teniendo una reflexión un poco más visible y se puede apreciar de una manera más viable el ángulo de incidencia. PAPEL DE COLOR La luz no pasa del otro lado del cuerpo que esta recibiendo el enfoque de la luz, tiene similitud con el papel blanco, ya que se pudo apreciar un haz de luz ancha, y observando el ángulo de reflexión que se forma. LAMINA DE ALUMINIO (ARRUGADA) En el papel arrugado la luz que se proyecta pierde el sentido de la reflexión, ya que no se aprecia de manera detallada el ángulo de incidencia en la reflexión. En este cuerpo la luz tiene una regular LAMINA DE ALUMINIO (LISA) apreciación del ángulo de incidencia que se forma a través de su reflexión. ESPEJO En este objeto la luz tiene diferentes puntos donde se va la luz reflejada, ya que el espejo hace que la luz sea disparada de manera oblicua con respecto del objeto. Podemos decir que es un ejemplo mas claro de la reflexión de la luz. Evaluación: 1. ¿Qué cuerpos reflejan casi totalmente la luz? R= En el experimento realizado de la reflexión de la luz con los diferentes materiales, se puede determinar que los materiales que tuvieron una mejor apreciación de la luz fueron; La hoja blanca, la hoja de color (en una cierta parte) y el espejo, el cual se mencionó que tenía una gran reflexión de la luz. Se colocó el espejo en 2 diferentes posiciones, para apreciar sus ángulos de incidencia en la luz reflejada. Figura 2 2. ¿En qué se diferencian estos cuerpos de los otros? R= Que, en estos, dependiendo de las diferentes posiciones que estén, crean ángulos de incidencia en diferentes maneras con respecto a la reflexión de la luz. En la figura 2 se puede apreciar los rayos incidentes de la luz, se originaron dos nada más, por la posición y la rendija de 3 de la caja luminosa, aun los rayos reflejantes con respecto a suposición, fueron en diferentes direcciones. 3. ¿Qué es la reflexión de la luz? Describe el fenómeno físico que has conocido en este experimento. R= La reflexión de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre en un mismo medio después de incidir sobre la superficie de un medio distinto. El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano. El ángulo del rayo incidente y el de reflexión son iguales. La Luz es una forma de energía que emiten algunos objetos. A estos objetos los llamamos fuentes luminosas. La reflexión de la luz hace posible que veamos objetos que no emiten luz propia. En la reflexión podemos señalar los siguientes elementos: Rayo incidente: Es el rayo de luz que incide en la superficie Rayo reflejado: Es el rayo que sale de la superficie Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie Ángulo de incidencia (i) es el ángulo que forman el rayo incidente y la normal Ángulo de reflexión (r) es el ángulo que forman la normal y el rayo reflejado (https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion- luz, s.f.) (https://www.portaleducativo.net/tercero-basico/780/La-luz-refl, s.f.) 4. Compara los dos resultados del experimento de la figura 2. Formula un enunciado sobre el ángulo que forman el haz de incidencia y el reflejado en diferentes posiciones del espejo. 1. La posición casi paralela tiene un ángulo de incidencia con direcciones perpendiculares, con respecto al reflejante de la luz. 2. La posición casi perpendicular tiene ángulos de reflexión más inclinadas (oblicuas) en un aproximado de 45° respecto al reflejante de la luz. 5. ¿Por qué no se enmarcan los cuadros con cristal en las galerías de arte, a pesar de que el cristal protegería el cuadro? R= Porque sería una capa más densa que el cuadro, el cual alteraría la esencia de la imagen que se desea ver, por lo tanto, al poner un marco de cristal la luz obraría como un espectro retenido sin reflexión. 6. ¿Por qué no se ve bien en un espejo empañado? R= Por que no existe un reflejo como tal, la luz obstruye el reflejo en el espejo empañ ado y por causa de eso, se ve una imagen distorsionada de lo que se está reflejando. Desarrollo de la Práctica: A) Coloca la hoja de papel blanco sobre la mesa delante de ti, en sentido vertical. B) Coloca la caja luminosa sobre el borde del papel, con el lado del lente orientado hacia ti. Pon el diafragma de una rendija en el foco de luz y marca la posición de la caja luminosa. C) Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación. (12V ᷉ ). D) Sujeta a unos 10cm del orificio de la caja luminosa el trozo de papel negro o cartón oblicuo al sentido de la luz, de modo que no pueda pasar la luz detrás. E) Observa con mucha atención la zona de incidencia de la luz sobre el papel y anota lo que has observado en la tabla 1. F) Repite la observación con todas otras clases de papel y lamina. Anota los resultados en la tabla 1. G) Realiza finalmente este experimento con el espejo. H) Anota lo que observes, también en la tabla 1. I) Coloca ahora el diafragma de tres rendijas en la caja luminosa. Varía el ángulo del espejo y observa las trayectorias de los haces de luz estrechos. J) Desconecta la fuente de alimentación. Reflexión difusa Reflexión especular Ley de reflexión Formación de imágenes en espejos planos Clasificación de las imágenes Aplicación I ¿ De qué tamaño debe ser el espejo para que la persona se vea de cuerpo completo? Aplicación II: ¿Cómo demostrar la formación de la imagen trazando rayos?
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