GUIA DE FISICA TERCER PERIODO
TEMA: OPTICA FECHA:
11°__
PROFESOR: JAVIER VILLA
NOMBRE:
Formación de las imágenes p
1. Imágenes formadas por espejos planos
O
Es posible comprender la formación de imágenes en los espejos a partir del análisis de los rayos de luz que siguen el modelo de onda bajo reflexión. Empecemos con la consideración del espejo más simple posible: el espejo plano. Imagine una fuente puntual de luz en la figura 36.1, a una distancia p frente frente a un espejo plano. La distancia p se se colocada en O en objeto. Los rayos luminosos divergentes que salen de la fuente son conoce como distancia objeto. Los reflejados por el espejo. Después de reflejarse, reflejarse, los rayos siguen un proceso de divergencia. Las líneas discontinuas de la figura 36.1 son extensiones de los rayos divergentes hacia atrás, hasta un punto de intersección en I . Para el observador parece que los rayos divergentes surgen del punto I detrás del espejo. El punto I , que está a una distancia q detrás detrás del espejo, del objeto en O . A la distancia q se imagen del se le llama distancia de imagen. se conoce como imagen Independientemente del sistema en estudio, siempre localizará las imágenes extendiendo hacia atrás los rayos divergentes, hasta el punto en que hacen intersección. Las imágenes están localizadas ya sea en un punto a partir del cual los rayos luminosos realmente divergen divergen parece que divergen. o en un punto a partir del cual Las imágenes se clasifican en reales o virtuales. Una imagen real es la que se forma cuando los rayos luminosos pasan a través y divergen del punto de imagen; una imagen virtual es la que se forma cuando los rayos luminosos no pasan a través del punto de imagen sino que sólo parecen divergir de dicho punto.
Altura de la imagen
h ¿
Altura del objeto
h
I
Espejo
Imagen formada por reflexión en un espejo plano. El punto de imagen I está localizado por detrás del espejo a una distancia perpendicular q de éste (la distancia de imagen). La distancia de imagen tiene la misma magnitud que la distancia de objeto p . P
h
Objeto
M
q
p
u
Q
P
q
R
h
u
Imagen
Construcción geométrica utilizada para localizar la imagen de un objeto colocado frente a un espejo plano. Porque los son triángulos PQR y y P QR son
p congruentes, p
EJEMPLO CONCEPTUAL
q y h
h .
Varias imágenes formadas por dos espejos
Dos espejos planos han sido colocados en forma perpendicular entre sí, como se ob serva en la figura 36.4, y se coloca un objeto en el punto O . En esta situación se forman varias imágenes. Localice las posiciones de dichas imágenes. SOLUCIÓN
La imagen del objeto está en I 1 en el espejo 1 (rayos violetas) y en I 2 en el espejo 2 (rayos azules). Además, se forma una tercera imagen en I 3 (rayos cafés). Esta tercera imagen es la imagen de I 1 que se forma en el espejo 2 o, de manera equivalente, la imagen de I 2 que se forma sobre el espejo 1. Es decir, la imagen en I 1 (o en I 2) sirve como objeto para I 3. Ad vierta que para formar formar esta imagen en en I 3, los rayos tienen que reflejarse dos veces después de salir del objeto en O .
(Ejemplo conceptual) Cuando se coloca un objeto frente a dos espejos mutuamente perpendiculares, perpendicu lares, como se muestra en la figura, se forman tres imágenes. Siga los rayos de luz de colores para comprender la formación de cada imagen.
Espejo 2
O
I 2
Espejo 1
I 1
I 3
TIPOS DE ESPEJOS Existen varios tipos, entre los cuales se estudiarán los planos y los esféricos. Los espejos planos como el mostrado en la Figura 2a, tienen la característica de que forman únicamente imágenes virtuales, derechas, del mismo tamaño que el objeto real e invertidas horizontalmente. La imagen virtual se sitúa atrás del espejo a una distancia ( i ) igual a la distancia ( O ) que separa al objeto real del espejo. Los espejos esféricos se clasifican en cóncavos y convexos, y ambos pueden construirse al rebanar una esfera, tal como muestra la Figura.
Los espejos cóncavos pueden formar imágenes reales y virtuales más grandes, más pequeñas o del de l mismo tamaño q ue el objeto real. Las imagenes tambíen pueden ser invertidas verticalmente o o derechas conforme al objeto. Por su parte los espejos convexos forman únicamente imágenes virtuales, de menor tamaño que el objeto real y derechas. Los espejos esféricos tienen un foco, que representa un punto en el espacio situado entre el centro de la esfera y el vértice del foco y el vértice es (Radio de la esfera/2 esfera/2 ).
C
Eje óptico
Vértice
Fig. 4
Foco
Formación de imágenes (método gráfico) Para saber si un espejo formará una imagen real o virtual de un objeto, puede utilizarse el método gráfico. Éste emplea tres rayos de luz, los cuales se muestran en la Figura 4. Dependiendo de cómo se reflejen los rayos, es decir, convergentes o divergentes, la imagen se formará atrás del espejo (será virtual) o enfrente del espejo (imagen real). Espejo convexo
Espejo Cóncavo
Principales rayos para construir imágenes formadas por espejos cóncavos
Principales rayos para construir imagen formada en un espejo convexo.
Formación de imagen en un espejo cóncavo
Formación de imagen en espejo convexo
Ejemplos 1.
Un es%ej# "*n"a# &iene 6? "! de radi#. Un #bje&# de 6 "! se "#l#"a a (? "! del es%ej#: a, Dibuja la !ar"-a de l#s ra$#s. b, Cal"ula la %#si"i*n/ &a!aE# $ na&urale)a de la i!agen. ", Dibuja una si&ua"i*n en la ue n# se +#r!e i!agen del #bje&#. Rta.5 b) s' = = 1,00 m; yH = 2 cm; +, I, F
convenio de signos DIN) Cifras significativas: 2 Datos ( convenio 2adio de curva0ura del e%&e?o ( = -0 cm = -0,0 m DamaJo del ob?e0o y = ,0 cm = 0,00 m 8o%ici*n del ob?e0o s = -20 cm = -0,20 m
Ecuaciones Ecuaciones
Relación entre la posición de la imagen y la del objeto en los espejos
1 s '
1 s
=
1
f
