EspejosClase 4 Física

¿ Q u é s o n l o s e s p e j o s ?Es toda superficie en la cual se produce la reflexión regular

Ej.: lámina de metal, un vidrio pulido, la superficie de un lago o estanque en reposo.

Ópticamente, los espejos son superficies pulimentadas, opacas a la luz y que tienen buen poder reflector. Según la forma de la superficie reflectora, los espejos se clasifican en:

● Planos ● Curvos: cóncavos o convexos

D e f i n i c i ó n d e i m á g e n

El punto P' es la imagen de un punto P, cuando un haz luminoso procedente de P concurre en P’

imágen real: los rayos que concurren en P' son los rayos reflejados directos

imágen virtual: los rayos que concurren en P' son las prolongaciones de los rayos reflejados, no tiene existencia realla condición general para que se forme la imagen de un punto luminoso es que todos los rayos reflejados o sus prolongaciones se unan en un puntoSiempre las imágenes virtuales serán derechas y las reales serán invertidas

Es p ej o s p l a n o s y a n g u l a r esEn los espejos planos sólo se formará un tipo de imagen: virtual, derecha, del mismo tamaño que el objeto y detrás del espejo

En un espejo angular al colocar un objeto entre dos espejos que forman entre si un cierto ángulo, se obtienen varias imágenes de dicho objeto, cuyo número aumenta a medida que el ángulo formado va siendo menor. El n° de imágenes se pueden obtener con:

- n: n° de imágenes- alfa: ángulo que forman entre si los espejos planos

Si alfa es 0→ los espejos son paralelos, por lo que el n° de imágenes es infinita.

En un espejo plano los rayos incidente y reflejado forman el mismo ángulo respecto de una recta imaginaria (N), perpendicular a la superficie normal.

Un objeto real ubicado frente a un espejo plano da origen a una imagen virtual, ubicada a la misma distancia del espejo que el objeto. todo espejo tiene un campo visual que depende del tamaño y ubicación con respecto al observador

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Es p ej o s es f é r i c o sTienen por superficie reflectora un casquete esférico pulimentado. Se clasifican en:

a) Cóncavos o convergentes: la reflexión se produce en la superficie cóncava.b) Convexos o divergentes: la reflexión se produce en la superficie convexa

Elementos de un espejo esférico:

● Centro de curvatura (c): es el centro de la esfera a la cual pertenece el espejo (es el centro de la superficie esférica).

● Vértice del espejo (v): es el polo del casquete esférico o punto medio del espejo. ● Eje principal (cv): es la recta que une el centro de curvatura con el vértice del

espejo. ● Radio de curvatura (r): distancia del centro de curvatura al espejo. ● Foco principal (f): es el punto del eje principal al cual concurren después de

reflejarse, todos los rayos luminosos que inciden paralelos al eje principal. ● Plano focal: es un plano perpendicular al eje principal y que pasa por el foco

principal.

● Distancia focal: es la distancia comprendida entre el foco principal y el vértice, ● Abertura del espejo: es el ángulo formado por 2 ejes secundarios extremos.

Para espejos de pequeña abertura, el foco principal está situado en el punto medio del radio de curvatura, o sea, la distancia focal f es igual a la mitad del radio de curvatura r.

Un espejo cóncavo o convergente hace converger la luz en un punto. Si los rayos llegan paralelos convergen en el foco. Este espejo forma imágenes reales de menor, igual o mayor tamaño y forma imágenes virtuales de mayor tamaño; dependiendo de donde se ubique el objeto con respecto al espejo.

Si el objeto se ubica en el foco de un espejo cóncavo, no se formará imagen, ya que los rayos reflejados directos y los rayos reflejados prolongados serán paralelos entre sí.

Un espejo convexo o divergente, en cambio, separa los rayos de luz y solo produce imágenes virtuales, pequeñas y derechas, sin importar la posición del objeto con respecto al espejo. El campo visual de un espejo convexo es mayor que el de uno plano y por ello se usa en los espejos retrovisores, pasillos de supermercado y estacionamientos.

L as l e nt esSon cuerpos transparentes limitados al menos por una superficie curva, las cuales producen imágenes por refracción. Según sea la forma de las superficies que la limitan, las lentes pueden ser convergentes o divergentes.

- convergentes: tienen su centro más grueso y sus bordes más estrechos.

Estas lentes forman las mismas imágenes que los espejos cóncavos, pero por refracción de la luz. Por lo tanto, tampoco se formará imagen cuando el objeto se encuentre en el foco de la lente.

Las lentes convergentes, para objetos alejados, forman imágenes reales, invertidas y de menor tamaño que los objetos. Para objetos próximos se forman imágenes virtuales, derechas y de mayor tamaño.

Cuando un rayo de luz incide por el vértice o centro óptico de una lente, éste no sufre desviación alguna, ya que está pasando por una normal de la lente

Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y también para la corrección de la hipermetropía. Las personas hipermétropes no ven bien de cerca y tienen que alejarse los objetos

hipermetropía :

Las lentes divergentes, se caracterizan por tener su centro más angosto y sus extremos más gruesos. Si las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, los rayos de luz que pasan por ellas divergen (se separan). Tipos de lentes divergentes:

Estas lentes forman la misma imagen que los espejos convexos, pero por refracción de la luz e independientemente de la posición del objeto con respecto a la lente.

Las imágenes producidas por las lentes divergentes son virtuales, derechas y más pequeñas.

La miopía puede deberse a una deformación del ojo, que hace que las imágenes se formen con nitidez antes de alcanzar la retina. Los miopes no ven bien de lejos y tienden a acercarse demasiado a los objetos. Las lentes divergentes sirven para corregir este defecto.

Las lentes divergentes se utilizan para corregir la miopía. Los miopes no ven bien de lejos y tienden a acercarse demasiado a los objetos.

G lo s a r i oCristalino:

Parte del ojo que corresponde a una lente

biconvexa, situada detrás de la pupila. La curvatura del

cristalino es controlada por los músculos ciliares, que hacen variar la distancia

focal de éste.

Potencia de una lente: Capacidad de aumento de una

imagen, se mide en dioptrías

Imagen virtual:Es la imagen que se forma por la

prolongación hacia atrás de los rayos luminosos, debido a que los rayos no

concurren al mismo punto es necesario prolongarlos hacia atrás. La imagen es

derecha y es la que normalmente vemos.

Luz: Es una onda

electromagnética, transversal y

tridimensional que viaja en línea recta.

Miopía: La personas con miopía

tienen dificultad para ver de lejos. Los rayos de luz

convergen delante de la retina.

Imagen real:Es la imagen que se forma por la concurrencia de los

rayos luminosos. La imagen está invertida y

normalmente no la vemos.

Hipermetropía: Las personas con

hipermetropía tienen problemas para ver de cerca. Los rayos de luz convergen

detrás de la retina.

Foco: Punto donde

concurren los rayos luminosos reflejados

por un espejo cóncavo o

refractados por una lente.

Distancia focal: Distancia del vértice, del espejo o

lente, al foco.

Invensiones

M i c r o o n d as

El ingeniero Perry Spencer cuando estaba trabajando en un proyecto de investigación relacionado con el radar en 1946, estaba probando un tubo al vacío conocido como magnetrón y se dio cuenta que un chocolate que tenía cerca se derritío; en ese momento empezó a investigar la situación, y comprobó que existía una forma de calentar comida rápido.

Los primeros microondas eran muy grandes, de 1.6 mt de altura y 80 kg.

El magnetrón es la pieza principal del microondas y se enfriaba con agua, entonces debia colocarle una tubería especial, Al pasar los años se redu jo el tamaño y peso del microondas y el magnetrón se enfriaba con aire.

Para que funcione el microondas debe generar ondas de 2450 Mhz de frecuencia, las cuales son producidas por el magnetron que esta hecho de imánes y bobinas

Las ondas son repartidas al interior por unas aspas que giran distribuyendo las ondas, además ayudan las paredes metálicas al interior del horno ya que reflejan estas ondas. Cuando las ondas llegan a los alimentos lo que hacen es poner a vibrar o girar las moléculas del agua que está presente prácticamente dentro de todos los alimentos

El agua es una molécula que presenta dipolos, por lo tanto, al aplicar un campo electromagnético sobre ellas les provoca un cambio en su orientación y en su posición. El microondas crea dicho campo electromagnético, provocando que los dipolos del agua choquen unos con otros, con lo que se consigue que por fricción se calienten los alimentos

Pa r l a nt es

Elisha Gray ideo distintos aparatos relacionados con la comunicación eléctric , creó un altavoz simple para escuchar la transmisión de la voz, él es una de las personas a quien se le atribuye la creación de los altavoces o parlantes

Un parlante es un transductor electro-mecánico-acústico, los transductores transforman energía. El parlante tiene un papel parecido al micrófono, solo que el parlante hace la operación al revés, ya que transforma las señales eléctricas en ondas de presión y densidad sonora, o sea, genera perturbaciones mecánicas. Los parlantes están formados por una bobina móvil, un diafragma y una bobina unida al diafragma. Por el campo magnético que se genera la bobina se mueve y por consecuencia el diafragma también, el movimiento de este es el que provoca zonas de compresión y rarefacción en las partículas de aire.

A m po l l eta

Thomas Alva Edison: cuando tenía 10 años instaló un laboratorio en la casa de su padres y aprendió sobre química y electricidad. Solo le bastaron un cilindro, un diafragma, una agu ja y otros utiles menores, para construir el fonógrafo, el cual era un aparato que reunía bajo un mismo principio de grabación y la reproducción sonora.

Luego de esto comenzó a preocuparse de la luz. Él sabía que ciertos materiales podrían convertirse en incandescentes cuando a un globo sin aire se le aplicaba corriente eléctrica.

La primera lámpara que logró crear, fue una bombilla de filamento de bambú carbonizado, la cual duró más de 40 hr de funcionamiento sin interrupciones

Al observar una lámpara incandescente normal, posee una estructura muy sencilla. Consta de una bombilla de cristal, un casquillo metálico con rosca y un borne en su extremo, aislado del casquillo. El casquillo y el borne permiten la conexión a los polos negativo y positivo de una fuente de corriente eléctrica. Lo más usual es conectar la parte del casquillo al polo negativo y el borne al polo positivo de la fuente. Dos alambres están soldados, uno al casquillo y el otro al borne. Estos alambres se introducen por un tubito de vidrio y al salir por el otro lado se unen estos alambres por medio de un filamento de tungsteno.

La bombilla de cristal se sella al vacío y en su interior se inyecta un gas inerte como, por

ejemplo, argón (Ar), que ayuda a prolongar la vida del filamento. Cuando las cargas eléctricas atraviesan el metal del filamento de una lámpara incandescente, provocan que la temperatura del filamento se eleve a 2.500 ºC aprox. A esa temperatura los electrones que fluyen por el metal de tungsteno comienzan a emitir fotones de luz blanca visible, produciéndose el fenómeno de la incandescencia.

T e l es c o p i oEs difícil decir quién inventó el telescopio, pero lo que sí podemos saber es que Galileo Galilei fue quién le dio un valor asombroso.

Galileo durante toda su vida estudio sobre temas relacionados con las matemáticas y un día en de 1609 visitó Venecia y se enteró de la fabricación del anteojo, por lo que se dedicó al perfeccionamiento de este, para luego realizar las primeras observaciones de la Luna; descubrió también cuatro satélites de Júpiter y observó las fases de Venus, fenómeno que sólo podía explicarse si se aceptaba la hipótesis heliocéntrica de Copérnico.

Galileo publicó sus descubrimientos en un breve texto, El mensajero sideral.

Se llama objetivo al sistema de lentes de los instrumentos ópticos, colocado en la parte que se dirige hacia el objeto. El “objetivo”, ya sea de una lente o espejo, cumple la función de captar la luz que trae la imagen, actuando como una especie de receptáculo de fotones, mientras mayor sea su diámetro mayor será su capacidad receptora. La calidad de la imagen va a depender de ello, mientras más luz se reciba mayor será la nitidez o “resolución” de la imagen formada en el plano focal. Se llama resolución a la capacidad del telescopio de “resolver” o separar dos estrellas muy cercanas.

Ejercicios

1. Se ubica un objeto frente a un espejo cóncavo. Si queremos que su imagen sea real, invertidas y se ubique entre el foco y el centro de curvatura, deberemos colocar el objeto:

A) En cualquier parte frente al espejo.B) Entre el foco y el vértice del espejo.C) En el foco del espejo.D) En el centro de curvatura del espejo.E) Más allá del centro de curvatura.

2. Se tiene una lente delgada bicóncava, y se coloca un objeto frente a ella con la esperanza de poder formar una imagen real de igual tamaño que el objeto, entonces la posición del objeto:

A) Debe ser en el centro de curvatura de la lente.B) Debe ser en uno de los focos de la lente.C) Debe ser entre la lente y uno de sus focos.D) Debe ser entre uno de sus centros de curvatura y uno de sus focos.E) No importa, ya que no es posible formar la imagen deseada.

3. El (los) espejo(s) que da(n) una imagen virtual, derecha y de igual tamaño que el objeto, es (son):

A) PlanoB) CóncavoC) ConvexoD) Plano y convexoE) Cóncavo y convexo

4. El punto del espejo en donde un rayo de luz se refleja sobre sí mismo se conoce como:

A) FocoB) InfinitoC) Eje principalD) Centro de curvaturaE) Centro óptico o vértice