tippens fisica 7e diapositivas 34a-1

7/27/2019 Tippens Fisica 7e Diapositivas 34a-1

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Capítulo 34A - Reflexión y

espejos (geometría)Presentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de Física

Southern Polytechnic State University

© 2007



Objetivos: Después de completareste módulo deberá:

• Explicar y discutir con diagramas, reflexión,absorción y refracción de rayos de luz.

• Definir e ilustrar su comprensión real, virtual,derecha, invertida, alargada y reducida como

se aplican a las imágenes.

• Usar óptica geométrica para dibujarimágenes de un objeto a varias distanciasdesde espejos convergentes y divergentes.

• Ilustrar gráficamente la reflexión de luz de

espejos plano, convexo y cóncavo.



Óptica geométrica

En el estudio de cómo se comporta laluz, es útil usar “rayos de luz” y el hechode que la luz viaja en líneas rectas.

Cuando la luz golpeala frontera entre dosmedios, pueden

ocurrir tres cosas:reflexión, refracción oabsorción.

reflexión

refracción

absorción Agua

Aire



Reflexión, refracción y

absorción

Water

AirReflexión: Unrayo desde el aire

golpea el agua yregresa al aire.

Refracción: Unrayo se dobla enel agua hacia lalínea normal.

Absorción: Un rayo seabsorbe atómicamenteen el agua y noreaparece.

reflection

refractionabsorption

Agua

Aire reflexión

refracciónabsorción



Leyes de la reflexión

Agua

Aire1. El ángulo deincidencia qi esigual al ángulo dereflexión qr :

qi = qr

qi N reflexiónqr

Todos los ángulos de los rayos se miden con respecto a la normal N .

2. El rayo incidente, elrayo reflejado y lanormal N están todosen el mismo plano.

3. Los rayos soncompletamentereversibles.



El espejo planoUn espejo es una superficie enormemente pulida queforma imágenes al reflejar la luz uniformemente.

Nota: las

imágenes parecenser equidistantesdetrás del espejoy derecha-izquierda estáninvertidas.



Definiciones

Distancia al objeto: Distancia en línea recta p desde la superficie del espejo al objeto.

Distancia a la imagen: Distancia en línea rectaq desde la superficie del espejo a la imagen.

Distanciaal objeto

Distancia ala imagen=

p = q

qi = qr

Objeto Imagen

p q



Real y virtualLas imágenes y

objetos reales seforman mediante rayosde luz reales. (lasimágenes reales se

pueden proyectar enuna pantalla.)

Las imágenes yobjetos virtuales enrealidad no existen,sino que sólo parecen

estar en una ubicación.

Las imágenes virtualesestán en el lado opuesto del espejo a los rayos

entrantes.

Objetoreal

Imagenvirtual

Rayos de luz No hay luz



Imagen de un objeto puntual

Espejo plano

Objetoreal

p

La imagen parecer estar a la mismadistancia detrás del espejo sin importar elángulo de visión.

q Imagenvirtual

q = p



Imagen de un objeto extendido

Espejo plano

p q

La imagen de arriba y abajo de laguitarra muestra inversión de adelante-

atrás, derecha-izquierda.

q = p

Imagen

virtual



Términos de espejos esféricos

Un espejo esférico seforma mediante lassuperficies interior(cóncava) o exterior

(convexa) de unaesfera. Aquí se muestra unespejo esférico cóncavo

con identificación de suspartes.

Espejo cóncavo

Radio de curvatura R Vértice V

Centro de curvatura C

Se muestran el eje y laabertura lineal.

Aberturalineal

V

C

R Eje



Distancia focal f de un espejo

eje

qr

qi

R

Rayo paralelo incidente

f

Distancia focal, f

La distanciafocal f es:

2

R f

La distancia focal f es igual a la mitad del radio R

Como q

i= q

r, se

encuentra que F está a mediocamino entre V yC ; se tiene:C V F

Punto focal



Para objetosubicados en el

infinito, la imagenreal aparece en elpunto focal pues losrayos de luz soncasi paralelos.

El foco de un espejo cóncavoEl punto focal F para un espejo cóncavo es el puntoen el que convergen todos los rayos de luz paralelos.

eje

Rayos paralelos incidentes

C F

Punto focal 2

R f



Foco de un espejo convexoEl punto focal para un espejo convexo es el punto F

desde el que divergen todos los rayos de luz paralelos.

eje

C F

R

Rayos incidentes

Rayos reflejados

Foco virtual; divergen rayos

reflejados.

2

R f



Construcción de imagen:

Rayo 1: Un rayo paralelo al espejo pasa através del punto focal de un espejo cóncavoo parece venir del punto focal a un espejoconvexo.

C F

Espejoconvexo

ObjetoC F

Espejo cóncavo

Objeto

Rayo 1Rayo 1



Construcción de imagen (Cont.):

Rayo 2: Un rayo que pasa a través del focoen un espejo cóncavo o procede hacia el focode un espejo convexo se refleja paralelo aleje del espejo.

Espejo cóncavo

C F

Rayo 2

Rayo 1

Imagen C F

Espejoconvexo

Rayo 2

Rayo 1

Imagen



Construcción de imagen (Cont.):

Rayo 3: Un rayo que proceda a lo largo delradio siempre se refleja de regreso a lo largode su trayectoria original.

C F

Espejoconvexo

Espejocóncavo

C F

Rayo 2

Rayo 1

Rayo 3

Rayo 3

C F

Rayo 2

Rayo 1

Imagen



Naturaleza de las imágenes

Un objeto se coloca enfrente de un espejo cóncavo.Es útil trazar las imágenes conforme el objeto semueve cada vez más cerca al vértice del espejo.

Se quiere localizar la imagen y responder trespreguntas para posibles posiciones:

3. ¿Es alargada, reducida o del mismo tamaño?

2. ¿La imagen es real o virtual?

1. ¿La imagen es derecha o invertida?



Objeto afuera del centro C

Espejocóncavo

C F Rayo 3

Rayo 2

Rayo 11. La imagen es invertida;es decir, opuesta a laorientación del objeto.

2. La imagen es real; esdecir, se forma porrayos de luz realesenfrente del espejo.

3. La imagen es reducida entamaño; es decir, máspequeña que el objeto.

La imagen seubica entre C y F



Objeto en el centro C

C F

Rayo 2

Rayo 11. La imagen es invertida;es decir, opuesta a laorientación del objeto.

2. La imagen es real; esdecir, se forma porrayos de luz realesenfrente del espejo.

3. La imagen es del mismotamaño que el objeto. La imagen se ubica

en C, invertida.

Rayo 3



Objeto entre C y F

1. La imagen es invertida;es decir, opuesta a laorientación del objeto.

2. La imagen es real; esdecir, se forma conrayos de luz realesenfrente del espejo.

3. La imagen es alargada entamaño; es decir, mayorque el objeto.

La imagen estáafuera del centro C

C F

Rayo 1Rayo 3

Rayo 2



Objeto en el punto focal

La imagen se ubicaen el infinito (no seforma).

C

F

Rayo 3

Los rayos reflejadosson paralelos

Cuando el objeto seubica en el puntofocal del espejo, la

imagen no se forma(o se ubica en elinfinito).

Los rayos reflejadosparalelos nunca se

cruzan.

Rayo 1



Objeto dentro del punto focal1. La imagen es derecha;

es decir, con la mismaorientación que elobjeto.

2. La imagen es virtual;esto es, parece ubicarsedetrás del espejo.

3. La imagen es alargada;más grande que elobjeto.

La imagen seubica detrás delespejo

C

F Derecha yalargada

Imagenvirtual



Observe las imágenes conforme

el objeto se acerca al espejo

Espejo

cóncavo

C F Rayo 3

Rayo 2

Rayo 1

C F

Rayo 2

Rayo 1

Rayo 3

C F

Rayo 1Rayo 3

Rayo 2

C

F

Rayo 3

Los rayos reflejadosson paralelos

Rayo 1

C

F Derecha yalargada

Imagenvirtual



Imágenes en espejo convexo

C F

Espejoconvexo

Rayo 2

Rayo 1

Imagen

Todas las imágenes son derechas, virtuales yreducidas. Las imágenes se hacen más grandes

conforme el objeto se aproxima.

C F

Espejoconvexo

Rayo 1

2

La imagen se hacemás grande conforme

el objeto se acerca



Espejos convergentes y divergent

De aquí en adelante, a losespejos cóncavos y los rayosparalelos convergentes se lesllamará espejos convergentes

De aquí en adelante, a losespejos convexos y los rayosparalelos divergentes se lesllamará espejos divergentes.

C

F

Espejo convergente

Cóncavo

C F

Espejo divergente

Convexo



Resumen

Reflexión: Unrayo del airegolpea el agua y

regresa al aire.

Refracción: Unrayo se desvía enel agua hacia lalínea normal.

Absorción: Un rayo seabsorbe atómicamenteen el agua y noreaparece.

Agua

Aire reflexión

refracciónabsorción



Resumen (Cont.)

Agua

Aire1. El ángulo deincidencia qi esigual al ángulo dereflexión qr :

qi = qr

qi N reflexiónqr

Todos los ángulos de rayo se miden con respecto a la normal N .

2. El rayo incidente, el rayoreflejado y la normal N se encuentran todos enel mismo plano.

3. Los rayos soncompletamentereversibles.



Resumen (Definiciones)

Distancia al objeto: Distancia en línea recta p desde la superficie del espejo al objeto.

Distancia a la imagen: Distancia en línea rectaq desde la superficie del espejo a la imagen.

Imagen real: Imagen formada por rayos de luzreales que puede proyectarse en una pantalla.

Imagen virtual: Imagen que parece estar enuna posición donde no llegan rayos de luz.

Espejos convergentes y divergentes: Se refiere ala reflexión de rayos paralelos desde la

superficie del espejo.



Resumen construcción de imagen:

Rayo 1: Un rayo paralelo al eje del espejopasa a través del punto focal de un espejocóncavo o parece venir del punto focal deun espejo convexo.

Rayo 2: Un rayo que pasa a través del focode un espejo cóncavo o procede hacia el focode un espejo convexo se refleja paralelo al

eje del espejo.

Rayo 3: Un rayo proveniente del radio siempre serefleja de regreso a lo largo de su trayectoria original.



Resumen (Cont.)Para espejos planos, la distancia al objeto es igual ala distancia a la imagen y todas las imágenes sonderechas y virtuales.Para espejos convergentes y divergentes, la

distancia focal es igual a la mitad del radio.Todas las imágenes formadas por espejosconvexos son derechas, virtuales y reducidas.

Excepto para objetos ubicados dentro del foco (queson derechas y virtuales), todas las imágenesformadas por espejos convergentes son reales einvertidas.



CONCLUSIÓN: Capítulo 34AReflexión y espejos

(Geometría)

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