P3. Imágenes Formadas POR Reflexión DE LA LUZ PDF

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PRÁCTICA 3 IMÁGENES FORMADAS POR REFLEXIÓN DE LA LUZ I.  II.

III.

OBJETIVO Localizar experimentalmente la posición de una imagen

EQUIPO Y MATERIALES 1. 1 kit óptico “FISHER” 2. 1 Transformador de alimentación: 12V. AC/DC., 2 a 3 Amp 3. 1 transportador ANTECEDENTES TEÓRICOS

3.1 Introducción Cuando se observa en un espejo, la imagen reflejada aparece estar en algún lugar detrás del espejo. Si se mueve un metro hacia atrás, la imagen reflejada también se retira de manera proporcional. Este experimento servirá para ayudar a encontrar la posición de una imagen [2].

Figura 3.1 Imagen formado por reflexión en un espejo plano. El punto I está localizado por detrás del espejo a una distancia perpendicular q de éste (la distancia de imagen). Este valor tiene la misma magnitud que la distancia del objeto p [3]. 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 colocada en el punto O en la figura 3.1, a una distancia p (objeto) frente a un espejo plano [3].

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Los rayos luminosos divergentes que salen de la fuente son reflejados por el espejo. Después de reflejarse, los rayos siguen un proceso de divergencia. Las líneas discontinuas de la figura 3.1 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 (imagen) detrás del espejo, se conoce como imagen del objeto en O. A la distancia q se le llama distancia de imagen [2].

Figura 3.2 Construcción geométrica utilizada para localizar la imagen de un objeto colocado frente a un espejo plano [3]. 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. La imagen formada por el espejo en la figura 3.2 es virtual [2]. 3.1 Espejo triple Se disponen tres espejos planos, perpendiculares entre sí, de forma que se constituyan un triedro tri-rectángulo. En una habitación, dos paredes continuas y el suelo forman un triedro tri-rectángulo) [4]. Un rayo luminoso que incida en uno de los tres espejos sufre varias reflexiones, siendo finalmente devuelto paralelamente a su dirección original, hacia la fuente luminosa (Figura 3.3) [4]

Figura 3.3 Esta propiedad no depende de la orientación del triedro con respecto al rayo [4].

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IV.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

4.1.1 Reflexión. Posición en un espejo plano [1] 4.1.1 Proyecte un conjunto de rayos convergentes sobre la hoja de papel (ver paso 5, práctica 1) y marque sus posiciones y el punto focal. Utilice la combinación de lentes mostrada en la figura 3.4. Cambie la posición de los lentes (relativa entre ellos) para ajustar la longitud focal.

Figura 3.4

4.1.2 Coloque un espejo plano en la trayectoria de los rayos con cierto ángulo como se muestra en la figura 3.4 y registre la trayectoria de los rayos reflejados. 4.1.3 Mientras se observa la reflexión de los rayos convergentes en el espejo, levante el espejo y observe los rayos convergentes reales. 4.1.4 Quite y coloque de nuevo el espejo varias veces en su posición vertical. Observe la similitud de los rayos reales y los reflejados. 4.1.5 ¿Se podría decir que el punto donde los rayos reales se unen es la reflexión del punto donde los rayos reflejados se unen? 4.1.6 Registre estos dos puntos de convergencia y la posición de la superficie reflejante del espejo. 4.1.7  

Dibuje una línea uniendo a los dos puntos de convergencia. ¿Qué ángulo hace la línea con el espejo? ¿Cuál es la distancia del punto de convergencia real y del punto de convergencia de reflexión con respecto al espejo?

4.1.8 Repita el experimento utilizando otra hoja de papel, otro conjunto de rayos convergentes y con el espejo más cercano o más alejado del punto de convergencia. 4.1.9 Localice los puntos de convergencia y la posición del espejo, trace líneas y mida los ángulos como lo hizo anteriormente. 4.1.10 Exactamente en los dos puntos de convergencia, coloque una marca posicionada verticalmente en la hoja de papel, utilizando una aguja (pin) o algo similar. 15

Puede colocar una tarjeta de cartoncillo (o tarjeta bristol) por debajo de la hoja si es necesario. 4.1.11

Se tiene ahora un pin enfrente del espejo y otro pin escondido detrás del espejo.

4.1.12 Levante el espejo de manera vertical hasta que se pueda ver el pin escondido, luego colóquelo de nuevo en su posición original. Repita este procedimiento varias veces.   4.1.13 V.2

¿Se localiza el pin escondido en la posición de la imagen reflejada con respecto al pin frontal? Si el observador se desplaza de su posición ¿afecta esto la localización (posición) de la imagen reflejada? Intente observar lo anterior dejando el pin frontal y el espejo sin alteraciones. Reflexiones múltiples, parte 1 [1]

4.2.1 Haga reflejar un rayo simple desde el espejo plano a un ángulo de incidencia de 45° a 50°. 4.2.2 Observe de cerca las reflexiones, ¿cuántas reflexiones se tiene? __________¿Cuál es la más brillante?_______________________ 4.2.3 Mire cuidadosamente desde arriba hacia abajo del espejo y haga un dibujo ampliado que muestre cómo ocurren los tres rayos reflejados. ¿Existe algo especial cuando el ángulo de incidencia es de 90°? 4.2.4 Experimente para descubrir si las tres reflexiones ocurren cuando los ángulos de incidencia son 10°, 20°, 30°,...hasta alcanzar los 90°. 4.2.5 ¿Cuál rayo reflejado desaparece y a qué ángulo ocurre esto? 4.2.6 ¿Por qué es ésta reflexión la más débil de las tres? 4.2.7 Coloque la pieza (bloque) de plástico rectangular en frente del espejo, repita el experimento y las observaciones. V.3

Reflexiones múltiples, parte 2 [1]

4.3.1 Coloque dos espejos a un ángulo de 90° entre ellos. 4.3.2 Obtenga un rayo simple de tal forma que incida a cierto ángulo en uno de los espejos, en una posición de alrededor de 25 mm de la esquina donde los dos espejos se juntan. Apóyese en la figura 3.5

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Figura 3.5 4.3.3 Observe la trayectoria rayo principal reflejado (no las reflexiones secundarias débiles) una vez que se refleja desde los dos espejos y registre su posición. 4.3.4 ¿Qué nota acerca de las direcciones del rayo original y del rayo emergente? 4.3.5 ¿El resultado anterior ocurre a cualquier ángulo que se envía al espejo angular derecho? 4.3.6 Observe la esquina de los espejos, ¿qué observa? 4.3.7 Si el observador se recorre en posición, ¿ocurre lo mismo? 4.3.8 Si se dispone de un espejo grande, colóquelo horizontalmente sobre la mesa y pare los otros dos espejos sobre él con los ángulos adecuados de tal forma que los tres espejos estén mutuamente perpendiculares. Como comentario, un conjunto de reflectores como éste fue colocado en la luna por astronautas. 4.3.9 Desplácese hacia arriba y abajo observando la triple esquina desde todas las direcciones ¿Qué observa en la esquina? 4.3.10 Haga incidir un haz de luz en la esquina ¿Qué nota ahora acerca de la reflexión? V.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS

V.1

Sugiera o investigue por qué el reflector colocado en la luna fue del tipo de triple ángulo.

V.2

¿Qué tipo de haz de luz se hizo incidir en él y con qué resultados?

V.3 Dado que los científicos conocen este tipo de reflexión que ocurre en la tierra, ¿Que se ha ganado con la colocación del reflector en la luna? V.4 Examine los reflectores de la parte posterior de un automóvil o una bicicleta ¿cuál es la forma de los pequeños agujeros (hoyos) en el vidrio o plástico?

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