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Espejos y Lentes

Reflexión de la Luz

        Cuando la luz se propaga a través de un medio, encuentra en su camino  la superficie de separación con otro medio, puede rebotar y volver al mismo medio en que se propaga, cambiando su dirección pero conservando la misma velocidad. Es la reflexión de la luz.

        Las superficies pulimentadas que reflejan totalmente la luz se denominan espejos. Los rayos paralelos que llegan a un espejos los rayos paralelos que llagan a un espejo siguen paralelos después de reflejarse y se dice que se ha producido una reflexión espectacular. Si la superficie es irregular, un haz de rayos paralelos se refleja en varias direcciones. Es una reflexión difusa.

        Aquí se explicara la reflexión espectacular ya que la difusa es impredecible.

Elementos de la Reflexión 

        Los paramentros necesarios para estudiar la reflexion de la luz  son los siguientes:

        Se llama Rayo Incidente al rayo luminoso que llega al espejo procedente de la fuerza luminosa; Rayo Reflejado es la que sale del espejo una vez producida la reflexión; Se llama Normal, a la recta perpendicular al espejo en el punto de contacto; Angulo de Incidencia, es el ángulo que forma el rayo incidente con la normal; y el ángulo de reflexión, el ángulo que forma el rayo reflejado con la normal.

       

Leyes de la Reflexion

        Estas leyes sirven para entender como se forman la figuras en los espejos. Digamos antes que un espejo esta formado por una superficie de vidrio cubierta por detrás con una fina pelicula de plata, tambien puede consistir en una simple placa de metal pulido.

        Primera Ley:

        El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se  encuentran todos en el mismo plano.

        Segunda Ley:

        El angulo de incidencia es igual al de reflexion.

        Los espejos, segun la forma de la superficie, se clasifican en Planos y Curvos. Los espejos que se curvan hacia afuera se llaman espejos covexos, y los que se hunden por el centro son espejos concavos.

 

Imágenes en Espejos Planos

        Cuando te mires en un espejo, ves tu imagen reflejada en el. Podemos definir esta imagen como la reproduccion de un objeto por medios opticos.

        Las imagenes que se forman prolongando los rayos reflejados se denominan Imagenes Virtuales, ya que son una ilusion optica. La distancia del objeto al espejo es igual que la distancia del espejo a la imgen virtual.

        De todo esto se deduce que la imagen de un objeto en un espejo plano es virtual, simetrica, del mismo tamaño y derecha, es decir, aparece en la misma direccion que el objeto.

 

Refraccion de la Luz

        Habras observado alguna vez que la piscinas parecen mas profundas de lo que realmente son, o que un lapiz introducido en un vaso con agua parece roto o torcido. Estos fenómenos son debidos a la refracción de la luz: Es el cambio de velocidad que experimenta la luz al pasar de un medio (como aire) a otro distinto (como el vidrio o el agua).

        Los elementos que intervienen en la Refracción son los siguientes:

        Se llama Rayo Incidente el que se propaga en el primer medio; el Angulo Refractado es el que se propaga en el segundo medio; Se llama Normal la recta perpendicular  a la superficie de separacion de ambos medios en el punto de incidencia; Angulo de Incidencia, el formado por el rayo incidente y normal; y Angulo de Refraccion el que forman el rayo refractado y el normal.

Leyes de la Refracción

        Las leyes de la refraccion explican el comportamiento de luz al pasar de un medio a otro.

       Primera Ley:

        El Rayo Incidente, la normal, y el rayo refractado  estan en un mismo plano.

        Segunda Ley:

        La relación entre el seno del ángulo de Incidencia y el seno del ángulo de refracción es una cantidad constante, llamada Índice de refracción del segundo medio con relación al primero.

        Podemos representar matemáticamente esta ley como: sen i/sen r = n, donde n es el índice de refracción del segundo medio,  n2 con relación al primero, n1. Puesto que conocemos los índices de refracción de todos los medios, utilizaremos como ecuación fundamental para el estudio del fenómeno de la refracción la siguiente:

    sen i/sen r = n2/n1

        De donde:

n1 . sen i  = n2 . sen r

        De la expresión anterior podemos deducir que si un rayo pasa de un medio de menor índice de refracción  (aire, n1 = 1) a otro de mayor índice de refracción (agua, n2 = 1,3), se acerca a la normal. Por el contrario, cuando pasa por un medio de mayor índice de refracción (agua) a otro de menor índice (aire), se aleja de la normal.

       

Las Lentes

        Las lentes tienen importantes aplicaciones. Se usan para corregir los defectos de la vision en el hombre, para construir lupas y binoculares, objetivos de camara fotografica, etc.

        Las lentes son medios transparentes, limitados generalmente por dos superficies curvas o bien por una superficie plana y otra curva.

        Al incidir sobre una lente, un rayo luminoso sufre dos refracciones sucesivas al atravesar las dos caras.

        Hay diferentes clases de lentes, segun la forma de las superficies curvas que las limitan. Las mas importantes son la lentes esféricas delgadas. Se pueden clasificar en convergentes y divergentes.

        Las primeras se llaman asi porque tienden a unir (converger) los rayos que la atraviesan, mientras que las segundas tienden a separarlos (divergir).

        Las lentes convergentes son mas gruesas en el medio que en los extremos. Pueden ser de tres tipos:

Elementos Geométricos de una Lente

        Los elementos principales de una lente son:

        Centros de Curvatura, los centros de las superficies esféricas que forman las caras; Centro Óptico, el centro geométrico de la lente; Eje Principal, la recta que une los centros de la curvatura; Eje Secundario, cualquier recta que pase por el centro óptico; Focos, los puntos donde concurren los rayos paralelos al eje principal después de atravesar la lente o sus prolongaciones; Distancia Focal, la que va desde el foco al centro óptico; y Potencia de una Lente, la inversa de su distancia focal (si esta se expresa en metros, la potencia se obtiene en dioptrías).

Los Instrumentos Ópticos

        El ojo humano tiene una serie de limitaciones para poder percibir objetos muy pequeños o muy alejados, y necesita la ayuda de los instrumentos ópticos. Estos instrumentos utilizan combinaciones de espejos y lentes para ampliar los limites de la observación directa.

       La Lupa o Microscopio Simple es una lente convergente de gran distancia focal. Para utilizarla es preciso colocar el objeto cerca del foco, tanteando la distancia hasta obtener una imagen clara. Si construimos geométricamente la imagen, obtendremos una imagen virtual derecha y mayor.

         La Cámara Fotográfica consiste en una lente convergente colocada en una cámara obscura. Produce una imagen real, menor e invertida sobre una placa sensible a la acción de la luz

 

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