Espejos Esféricos Práctica #6
LABORATORIO DE FÍSICA II 2015
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INDICE Carátula
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Objetivo
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Marco teórico
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Materiales y Equipos
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Procedimiento
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Flujograma
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Resultados y gráficos
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Bibliografía
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Fotos
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REFRACCIÓN DE LA LUZ Y SUS LEYES OBJETIVO: Determinar la distancia focal de un espejo cóncavo, utilizando el equipo trazador de rayos, comprendiendo las leyes y fenómenos de la luz.
MARCO TEÓRICO: Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos. El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto. Formación de imágenes La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:
Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la misma dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.
Hay que distinguir entre los espejos cóncavos y los convexos:
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Espejos cóncavos: 1. Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto. 2. Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto. 3. Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto. 4. Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito. 5. Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.
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a)Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.
b) Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.
c) Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.
d) Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito. e) Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.
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Los espejos esféricos tienen la forma de la superficie que resulta cuando una esfera es cortada por un plano. Si la superficie reflectora está situada en la cara interior de la esfera se dice que el espejo es cóncavo. Si está situada en la cara exterior se denomina convexo. Las características ópticas fundamentales de todo espejo esférico son las siguientes:
Su fórmula es:
n = 360/
Donde n = número de imágenes, 360 = < perigonal, < a = ángulo de abertura, - 1 = el objeto reflejado.
Centro de curvatura C: Es el centro de la superficie esférica que constituye el espejo. Radio de curvatura R: Es el radio de dicha superficie. Vértice V: Coincide con el centro del espejo. Eje principal: Es la recta que une el centro de curvatura C con el vértice V. Foco: Es un punto del eje por el que pasan o donde convergen todos los rayos reflejados que inciden paralelamente al eje. En los espejos esféricos se encuentra en el punto medio entre el centro de curvatura y el vértice. Formación de imágenes en espejos esféricos. Cuando un rayo incidente pasa por el centro de curvatura, el rayo reflejado recorre el mismo camino, pero en sentido inverso debido a que la incidencia es normal o perpendicular.
Así mismo, cuando un rayo incide paralelamente al eje, el rayo reflejado pasa por el foco, y, viceversa, si el rayo incidente pasa por el foco el reflejado marcha paralelamente al eje. Es ésta una propiedad fundamental de los rayos luminosos que se conoce como reversibilidad. 6
Con estas reglas, que son consecuencia inmediata de las leyes de la reflexión, es posible construir la imagen de un objeto situado sobre el eje principal cualquiera que sea su posición. Basta trazar dos rayos incidentes que, emergiendo del extremo superior del objeto discurran uno paralelamente al eje y el otro pasando por el centro de curvatura C; el extremo superior del objeto vendrá determinado por el punto en el que ambos rayos convergen. Cuando la imagen se forma de la convergencia de los rayos y no de sus prolongaciones se dice que la imagen es real.
En espejos cóncavos En la construcción de imágenes en espejos cóncavos y según sea la posición del objeto, se pueden plantear tres situaciones diferentes que pueden ser analizadas mediante diagramas de rayos:
a) El objeto está situado respecto del eje más allá del centro de curvatura C. En tal caso la imagen formada es real, invertida y de menor tamaño que el objeto. b) El objeto está situado entre el centro de curvatura C y el foco F. La imagen resulta entonces real, invertida y de mayor tamaño que el objeto. c) El objeto está situado entre el foco F y el vértice V. El resultado es una imagen virtual, directa y de mayor tamaño que el objeto. En espejos convexos Para espejos convexos sucede que cualquiera que fuere la distancia del objeto al vértice del espejo la imagen es virtual, directa y de menor tamaño. Dicho resultado puede comprobarse efectuando la construcción de imágenes mediante diagramas de rayos de acuerdo con los criterios anteriormente expuestos.
Su fórmula es:
n = 360/
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Dónde: n = número de imágenes, 360 = < perigonal,
En el caso de los espejos convexos es sencillo, porque pasa siempre lo mismo independientemente de dónde se coloque el objeto, O. La imagen, I, resulta ser siempre menor, derecha y virtual.
Como ves, la imagen resulta más pequeña, derecha y virtual. Para hallarla tracé la marcha de aquellos rayos cuya marcha conocemos. El rayo a, que llega paralelo al eje central, se reflejará en una dirección que contiene al foco, F. El b, que tiene la dirección del centro, C, y rebota sobre sí mismo. El c, que llega en una dirección que pasa por el foco, se refleja paralelo al eje central. Y el d que incide el el centro del espejo, V. Esos cuatro rayos divergen, se abren, y no se van a cruzar nunca... pero sus prolongaciones (en celeste) detrás del espejo se juntan, formando la imagen virtual.
Veamos qué ocurre con los espejos cóncavos. Aquí todo depende de dónde se coloque el objeto. Empecemos con el objeto muy alejado. Infinitamente alejado, tal que todos sus rayos llegan al espejo en forma paralela. El resultado, ya lo conocemos: la imagen se forma en un punto, sobre el foco. 8
MATERIALES Y EQUIPOS:
Equipo trazador de rayos
Caja de accesorios ópticos. (Espejo cóncavo)
Juego geométrico
Lápiz 2B
Lápices de colores
Hoja de papel tamaño A4
PROCEDIMIENTO: 1. Encienda el quipo trazador de rayos. Disponga la platina del mismo de manera que el rayo de luz que sale por la ranura de la placa metálica, coincida con el cero de una regla. 2. Tome una hoja de papel, colóquela sobre la platina y asegúrela mediante los sujetadores situados en cada extremo de la misma. 3. Coloque el espejo cóncavo de la caja de accesorios ópticos en la trayectoria del rayo de luz. 4. Sin mover la platina y sujetando firmemente el espejo, marque la posición de la superficie reflectora, la trayectoria del rayo incidente, el punto de incidencia y el rayo refaccionado. 5. Manteniendo el vidrio semicircular firmemente, mueva cuidadosamente la platina hacia arriba, de manera que el rayo que sale por la ranura coincida con la marca de 1.5cm de la regla graduada, después marque tan solo la trayectoria del rayo incidente y la del rayo reflejado. 6. Repita el paso número cinco, pero de tal forma que el rayo de luz que sale por la ranura, quede 1.5cm por debajo de la marca de 0 de la regla. 7. Localice el foco y mida la distancia focal.
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FLUJOGRAMA 1
2 Disponer de la platina de Conectar el enchufe del
manera que el rayo de luz
equipo trazador de rayos al
que sale por la ranura
tomacorriente.
coincida con el cero de la regla.
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4-5
Tomamos el espejo cóncavo
Colocar una hoja A4 en la
en el centro del papel A4,
platina y asegurarla con los
justo en el centro del rayo
sujetadores en los extremos
de luz.
de la misma.
Marcar la posición de la superficie reflectora.
6-7
Marcar la trayectoria del rayo incidente, rayo6reflejado y el punto de incidencia. Sin mover el espejo cóncavo desplazar cuidadosamente la platina de manera que el rayo incidente coincida con 1,5cm. Marcar la tra ectoria del ra o incidente refle ado.
8-9
Repetir el paso anterior pero ahora desplazar el rayo de luz incidente de modo que coincida con 1,5cm por debajo de la marca del cero de la regla y localizar la distancia focal. 10
RESULTADOS Y GRÁFICOS:
Espejo
Distancia Focal
Cóncavo
2,9cm
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BIBLIOGRAFÍA: Bibliografía http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/lentespejoss/espejos.htm http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/%C3%93ptica/Espejos_esf%C3%A9ricos http://fisica.cubaeduca.cu/index.php?option=com_content&view=article&id=11214%3Aicomo-seforman-las-imagenes-en-los-espejos-esfericos http://ricuti.com.ar/No_me_salen/ONDAS/Ap_luz_esp2.html
Fotos:
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