Espejo s plano s

1. Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, parte de la luz se devuelve hacia el mismo medio (reflexión), parte entra en el cuerpo donde puede ser absorbida o transmitida, absorbiéndose siempre una parte de ella mientras lo atraviesa (Refracción)

2. 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 maña-na para mirarnos. En ellos vemos nues-tro reflejo, una imagen que no está distor-sionada. Espejos planos ¿Qué son?

3. Espejos planos ¿Cómo se hacen? Cuando los pueblos antiguos lograron dominar la metalurgia, hicieron espejos pulien-do superficies metálicas (plata). Los espejos corrientes son placas de vidrio plateadas. Para construir un espejo se lim-pia muy bien un vidrio y sobre él se deposita plata metálica por reducción del ión plata contenido en una disolución amoniacal de nitrato de plata. Después se cubre esta capa de plata con una capa de pintura protectora . El espejo puede estar plateado por la cara anterior o por la posterior, aunque lo nor-mal es que esté plateada la posterior y la anterior protegida por pintura. La parte su-perior es de vidrio, material muy inalterable frente a todo menos al impacto.

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. El espejo sí puede reflejar la luz de un objeto y recogerse sobre una pantalla, pero esto no es lo que queremos decir cuando decimos que la imagen virtual no se recoge sobre una pantalla. 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 tamañoque el objeto. derecha, porque conserva la misma orientación que el objeto.

5. 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. La física estudia las leyes de la formación de imágenes en los espejos planos.

6. 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 propa-gación se idealiza y se le asignaun 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 con-tienen energía. Cuando los rayos del haz están lejos del foco se puede considerar que son para-lelos entre sí y que, para pequeños re-corridos, a esa gran distancia del foco, la separación entre el principio y el fin de ese trozo de rayo es"inapreciable".

7. 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?

8. 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 pu-lidas: 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 ! :-)

9. 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?.

10. 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. 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 lumi-nosos cambian de dirección al llegar al espejo siguiendo las leyes de la reflexión. Suponiendo un punto P, que emite o refle-ja la luz, y que está situado frente a un es-pejo, 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.

11. 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 . Marcha de rayos Para construir el esquema de la marcha de los rayos procedemos de la siguiente manera: • Para cada punto del objeto hallamos su si-métrico 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

12. 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 ve-mos son: simétricasporque 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 mi-ramos 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 tamañoque el objeto. derechas porque conservan la misma posición que el objeto.

13. Reflexión un espejo plano

14. Aplicaciones de los espejos 1.- Periscopio. Podemos construir un periscopio colo-cando 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 permanecien-do nosotros ocultos detrás de él Da una imagen derecha del objeto

15. Movimiento de espejos Desplazamiento A primera vista parece que es lo mismo que se acerque un objeto a un espejo que es-tá quieto, o que el objeto esté quieto y sea el espejo el que se mueva hacia el. Pero la variación de la distancia de la imagen al espejo (velocidad de aproximación) es totalmente diferente en cada caso. 1.- Espejo quieto Si el espejo está quieto y un objeto se aleja de él una dis-tancia x, la imagen se aleja del espejo la misma distan- cia, x.

16. Movimiento de espejos 2.- Objeto quieto Si el objeto está quieto y es el espejo el que se aparta una distancia x, la imagen se aparta una distancia 2x. La distancia entre el objeto y la imagenantes de moverlo es: AA'= AE+ EA'= 2 AE La distancia después de moverloserá : AA''= AE'+ E'A''. Como AE'= AE - x E'A'‘= AE‘= AE-x Substituyendo        AA''= AE'+ E'A'' = AE–x+AE-x = 2AE -2x

17. Conclusiones El objeto y la imagen siempre permanecen en todo momento simétricas respecto al espejo. Por lo tanto la  velocidad con que el objeto se acerca al espejo será "y" m/s (siendo y= x / t) La velocidad con la que lo hace la imagen será de "2y" m/s. No es lo mismo estar en un coche parado y ver por el espejo retrovisor alejarse un coche a 45 km/h, que mirar un coche parado por el espejo retrovisor si nos estamos alejando a 45 km/h. En el primer caso la imagen parece que se aleja a 45 km/h y en el segundo a 90 km/h.

18. Rotación de espejos El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado definen un plano llamado plano de inci-dencia. Tomamos un eje de giro perpendicular al plano de incidencia que pasa por el punto de impacto del rayo incidente (este eje estará en el plano del espejo) y giramos el espejo respecto a este eje. Dejamos fijo el rayo incidente y observa-mos qué le ocurre al rayo reflejado al gi-rar el espejo un ángulo a. Al girar el espejo un ángulo a, la normal gira también un ángulo a. El rayo incidente forma ahora con la nor-mal N2 un ángulo de incidencia aumen-tado en (i + a) y el reflejado también au-menta en (r + a).

19. Conclusiones Si el rayo antes de girar se desviaba respecto al rayo incidente (i + r), ahora se desvía  (i + r + 2a) El rayo reflejado se desvía un ángulo 2 a cuando el espejo gira un ángulo a ¡ El rayo reflejado gira el doble que el espejo !

20. Óptica del Ojo Humano

21. Imagen real Imagen virtual En el diagrama anterior se muestran un par de pinceles (rayos) que ayudan a formar la imagen retiniana de un objeto real y también de una imagen virtual (producida por un espejo plano), y la única diferencia ente un caso y el otro es que cuando el ojo está percibiendo un objeto real los pinceles que caen sobre la retina proceden directamente del objeto, mientras que cuando percibe una imagen virtual esos pinceles proceden del espejo ... pero en cuanto a su divergencia es igual (las vemos de igual forma en nuestro cerebro).

22. Etapas del Acto visual • 1.-Formación de la imagen • 2.-Nacimiento del influjo nervioso • 3.-Transmisión del impulso nervioso a través del nervio óptico. • 4.-Interpretación del impulso nervioso, en la corteza cerebral.

23. Formación de la imagen • Cuando miramos a un objeto, el cristalino (lente convergente)  forma una imagen real e inversa de ese objeto, localizada exactamente sobre la retina, y en esas condiciones,  vemos claramente el objeto. A pesar de que la imagen formada en la retina es inversa, el mensaje que es enviado al cerebro pasa por procesos complejos, haciendo que veamos el objeto en posición correcta.

25. Conseguimos ver nítidamente un objeto,  tanto si él está lejos como si está próximo de nuestro ojo. Esto ocurre por que la imagen es siempre formada sobre la retina, para cualquier distancia del objeto a nuestro ojo. Para que esto ocurra, la distancia focal del cristalino debe ser diferente para cada posición del objeto. 

26. Este efecto es producido por la acción  de los músculos del ojo, que, actuando sobre el cristalino provocan alteraciones en su curvatura.  Esta propiedad del ojo es llamada: “Acomodación visual”

27. Defectos de la Visión

28. Miopía • La miopía se caracteriza por una deficiencia en la visión lejana dando como resultado un esfuerzo notorio para poder distinguir los objetos a distancia.

29. Hipermetropía • La hipermetropía puede ser producida porque el poder de enfoque de la córnea y el cristalino es menor de lo normal. También es posible la hipermetropía por ser el ojo muy pequeño. Es por esta razón que los objetos cercanos y los lejanos son enfocados detrás de la retina.

30. Astigmatismo • El astigmatismo es el resultado de la desigualdad o irregularidad de la curvatura corneal, no siendo igual en la totalidad de su superficie.

31. Presbicia • Esto se debe a al endurecimiento del cristalino que con el paso de los años, provoca un menor cambio en su forma. • Un ejemplo claro de esta enfermedad, es cuando vemos a los adultos mayores alejar cada vez mas el periódico para poder leer con claridad.

33. Estrabismo • Es la pérdida del paralelismo de los ojos. Los dos ojos no miran al mismo sitio, uno de ellos dirige la mirada al objeto que fija, mientras que el otro se desvía en otra dirección.

34. El Telescopio

35. Telescopio Un telescopio es básicamente un instrumento óptico que recoge cierta cantidad de luz y la concentra en un punto. La cantidad de luz captada por el instrumento depende fundamentalmente de la apertura del mismo (el diámetro del objetivo). Para visualizar las imágenes se utilizan los oculares, los cuales se disponen en el punto donde la luz es concentrada por el objetivo (plano focal). Son estos los que proporcionan la ampliación al telescopio.

36. Existen dos grandes divisiones entre los telescopios, según el tipo de objetivo que utilizan: los reflectores y los refractores. Los reflectores se constituyen de un espejo principal (espejo primario u objetivo), el cual no es plano como los espejos convencionales, sino que fue provisto de cierta curvatura (parabólica) que le permite concentrar la luz en un punto. Los telescopios refractores poseen como objetivo una lente (o serie de lentes) que de forma análoga al funcionamiento de una lupa, concentran la luz en el plano focal.

37. Telescopio Refractor

38. Telescopio Reflector

39. Propiedades y fórmulas No relevantes P.S.U. Distancia focal: Es distancia comprendida entre el objetivo del telescopio (sea un reflector o refractor) y el plano focal del mismo. Esta medida varia según el diámetro del objetivo y del diseño del mismo (la curvatura del espejo, por ejemplo). La medida se suele dar en milímetros y sirve para calcular cosas como el aumento, la razón focal, etc.

40. Razón focal: La razón focal (o F/D) es un índice de cuan luminoso es el telescopio. Esta medida esta relacionada con la focal y el diámetro del objetivo. Cuanto mas corta es la distancia focal y mayor el objetivo, mas luminoso será el telescopio. • Para calcular el F/D de un telescopio solo hay que dividir la distancia focal por el diámetro del objetivo, todo en las mismas unidades: • F/D = F [mm] / D [mm] Así, un telescopio de 910 mm de focal (F), con 114 mm de diámetro (D) posee una razón focal de 8. Este valor sin unidades representa cuan luminoso es un telescopio.

41. Aumentos: Los aumentos o ampliación no son la cantidad de veces mas grande que se observa un objeto, como suele creerse, sino que se refiere a como será observado si nos ubicásemos a una distancia "tantas veces" mas cercana al objeto. Por ejemplo: si observamos a la Luna con 36 aumentos (36x, nombrado 36 "por") y sabemos que esta se localiza a unos 384.000 kilómetros de distancia, nos aparecerá tal cual seria observada desde solo 10.666 kilómetros. Esto se calcula fácilmente dividiendo la distancia por la ampliación utilizada.

42. Para saber cuantos aumentos estamos utilizando debe conocerse la distancia focal de nuestro telescopio y la distancia focal del ocular dispuesto, dado que son estos últimos los que proveen de la ampliación a cualquier telescopio. A menor distancia focal, mayor será la ampliación utilizada. Para calcular los aumentos implementados debe dividirse la distancia focal del telescopio por la distancia focal del ocular: • A = Ft [mm] / Fo [mm] Donde A son los aumentos, Ft la focal del telescopio y Fo la focal del ocular.

43. Resolución Se llama resolución o poder separador a la capacidad de un telescopio de mostrar de forma individual a dos objetos que se encuentran muy juntos, usualmente llamada "límite de Dawes". Esta medida se da en segundos de arco y esta estrechamente ligada al diámetro del objetivo, dado que a mayor diámetro mayor es el poder separador del instrumento.

44. Para calcular la resolución de un telescopio se utiliza la siguiente fórmula: R ["] = 4.56 / D [pulgadas] • En donde R es la resolución en segundos de arco, D es la apertura (diámetro del objetivo) en pulgadas (1 pulgada = 2,54 cm), y 4.56 es una constante. Hay que notar que el resultado del calculo es totalmente teórico, dado que el poder separador de cualquier instrumento instalado sobre la superficie terrestre esta severamente influenciado por la atmósfera.

45. La magnitud máxima a la cual aspiramos observar es uno de los mas importantes factores a la hora de iniciar por primera vez nuestras observaciones. Esta característica esta íntimamente ligada al diámetro del objetivo, a mayor diámetro mayor será el poder recolector de luz el cual permitirá observar objetos mas débiles. Para calcularla se emplea la siguiente fórmula: MLIMITE = 7,5 + 5 . Log D [cm] Magnitud límite Donde MLIMITE es la magnitud límite, y D es el diámetro del objetivo en cm.

46. Se denomina campo visual al tamaño de la porción de cielo observado a través del telescopio con cierto ocular y trabajando bajo cierta ampliación. Para calcularlo se deben conocer los aumentos provistos con el ocular utilizado (ver mas arriba) y también el campo visual del ocular. Campo visual Para calcular el campo visual se divide el campo aparente del ocular por la ampliación utilizada. Cr [grados] = Ca [grados] / A • Donde Cr es el campo real en grados, Ca el campo aparente del ocular en grados y A es la ampliación que provee ese ocular.

47. Resumen de fórmulas • Razón Focal (f/d):  f/d = F [mm]  / D [mm] • Aumentos: A = F [mm] / Foc [mm] • Ampliación Máxima: Amax = 2,3 x D • Campo Real: Cr [grados] = Ca [grados] / A • Resolución: R ["] = 4,56 / D [pulgadas] • Magnitud Límite: M = 7,5 + 5 . Log D [cm]

48. f/d: Razón FocalD: Diámetro del objetivoA: Aumentos (Amax: Máximos Aumentos)F: Distancia Focal del telescopioFoc: Distancia Focal del ocularCr: Campo RealCa: Campo Aparente (ocular)R: ResoluciónM: Magnitud

49. Ejercicios PSU Si una onda luminosa pasa del aire al agua, entonces su: A) longitud de onda disminuye. B) rapidez de propagación aumenta. C) frecuencia disminuye. D) longitud de onda aumenta. E) frecuencia aumenta.

50. Clave: A. • En esta pregunta se deben reconocer como varían las propiedades de una onda luminosa al cambiar de medios. En particular se debe tener claro que la rapidez de propagación y la longitud de onda dependen del medio, sin embargo, la frecuencia no varía cuando la onda cambia de medio. Adicionalmente es necesario conocer que la rapidez de propagación de una onda luminosa es menor en el agua que en el aire, lo cual no es más que recordar información significativa de la disciplina.