Espejos esféricos
Un espejo esférico es un espejo que tiene la forma de una pieza recortada de una superficie de vidrio esférico . La superficie sobre la que se realiza el plateado se denomina superficie plateada y el reflejo de la luz se produce en la otra superficie, que se denomina superficie reflectante.
\(\stackrel\frown{AC}\) parte de la esfera hueca forma un espejo convexo y \(\stackrel\frown{BD}\) parte de la esfera hueca forma un espejo cóncavo
El espejo cóncavo se fabrica plateando la superficie exterior de la esfera hueca de modo que el reflejo se produzca desde la superficie hueca o cóncava.
El espejo convexo se fabrica plateando la superficie interior de modo que el reflejo se produzca desde la superficie exterior o abombada.
Polo | El centro geométrico de la superficie esférica del espejo. Está representado por P. |
Centro de curvatura | El centro de curvatura del espejo es el centro de la esfera de la que forma parte el espejo. Está representado por C. |
Radio de curvatura | Es el radio de la esfera de la que forma parte el espejo. Está representado por R. |
Eje principal | Recta que une el polo y el centro de curvatura. La línea PC en la siguiente figura representa el eje principal. Puede extenderse a ambos lados del poste. |
Comprendamos ahora cómo se reflejan los rayos de luz en el espejo cóncavo y convexo.
Ambos espejos reflejan la luz siguiendo las leyes de la reflexión, es decir, el ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión (r).
Cuando los rayos de luz caen sobre un espejo esférico paralelo al eje principal , los rayos se reflejan siguiendo las leyes de reflexión, \(\angle i = \angle r\) . La normal en el punto de incidencia se obtiene uniendo este punto al centro de curvatura C. Los rayos reflejados en el caso del espejo cóncavo se encuentran en el punto F sobre el eje principal. Este punto se llama el foco del espejo cóncavo . En el caso de un espejo convexo, los rayos reflejados no se encuentran en ningún punto, sino que parecen provenir de un punto F sobre el eje principal, este punto se llama foco del espejo convexo. El foco está representado por la letra F.
Distancia focal: la distancia del foco desde el polo del espejo se llama distancia focal del espejo. La distancia focal en la figura anterior es la distancia PF.
f = FP
La distancia focal (f) es la mitad del radio de curvatura.
\(f = \frac{1} {2}R\)
IMÁGENES FORMADAS POR ESPEJO ESFÉRICO
Para construir la imagen de un objeto debido a la reflexión de un espejo esférico, considere tres rayos:
1) El rayo paralelo al eje principal, después de la reflexión, pasa por el foco en el caso de un espejo cóncavo o parece salir del foco en el caso de un espejo convexo.
2) El rayo que pasa por el centro de curvatura incide normalmente en el espejo esférico, por lo tanto, los rayos se reflejan de regreso a lo largo de su propio camino.
3) El rayo que pasa por el foco en el caso de un espejo cóncavo o parece pasar por el foco en el caso de que el espejo convexo se refleje paralelo al eje principal.
Imagen Real y Virtual: Una imagen real se forma cuando los rayos reflejados se encuentran en un punto. Está invertido y se puede obtener en la pantalla. Una imagen virtual se forma cuando los rayos reflejados se encuentran al producirlos al revés. Está erecto y no se puede obtener en la pantalla.
diagrama de rayos | Especificación |
Posición del objeto : En el infinito Posición de la imagen : en foco (F) Naturaleza de la imagen : Real, invertida y disminuida | |
Posición del objeto : más allá del centro de curvatura (C) Posición de la imagen : Entre el foco (F) y el centro de curvatura (C) Naturaleza de la imagen : Real, invertida y más pequeña que el objeto | |
Posición del objeto : En el centro de curvatura (C) Posición de la imagen : En el centro de curvatura (C) Naturaleza de la imagen : Real invertida y del mismo tamaño | |
Posición del objeto : Entre el centro de curvatura (C) y el foco (F) Posición de la imagen : Más allá del centro de curvatura (C) Naturaleza de la imagen : Real, invertida y más grande que el objeto | |
Posición del objeto : En el foco (F) Posición de la imagen : Infinito Naturaleza de la imagen : Real, invertida y muy ampliada | |
Posición del objeto : Entre el foco (F) y el polo (P) Posición de la imagen : Detrás del espejo Naturaleza de la imagen : Virtual, erecta y ampliada |
diagrama de rayos | Especificación |
Posición del objeto : En el infinito Posición de la imagen: En foco Naturaleza de la imagen: Disminuida a un punto, virtual y erguida | |
Posición del objeto: En cualquier otro punto Posición de la imagen: Entre el foco y el polo Naturaleza de la imagen: Disminuida, virtual y erguida |
1. Para encontrar el foco del espejo cóncavo:
Tome un espejo cóncavo y sosténgalo de manera que mire hacia el sol. Ahora coloque una hoja de papel frente a él y ajuste su distancia desde el espejo de manera que se vea una imagen muy pequeña del sol en el papel. Guárdelo por un tiempo y notará que el papel se carboniza en este punto. Este punto es el foco del espejo cóncavo.
2. Tome una cuchara de acero pulido. La superficie interior de la cuchara está curvada hacia dentro y tiene forma cóncava mientras que la superficie exterior está curvada hacia fuera y tiene forma convexa. Sostenga la cuchara de modo que la superficie interior quede hacia usted. Ahora aleja la cuchara de ti y notarás que la imagen se invierte. Esto muestra la formación de la imagen en un espejo cóncavo. Ahora sostenga la cuchara con la superficie exterior hacia su cara. Ahora observa la imagen. Observarás que la imagen está erecta pero disminuida y cuando alejas la cuchara de ti la imagen permanece disminuida y erecta. Esto muestra la formación de la imagen en un espejo convexo.