Informe Fisica Refleccion.

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Espejos planos y Esféricos

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Resumen.

Objetivos.

• Verificar la ley de reflexión en los espejos planos
• Verificar la teoría de formación de imágenes en espejos planos
• Verificar la teoría de formación de imágenes en espejos esféricos

Introducción Teórica.

Gracias al ojo humano, se puede observar tanto lo que está ocurriendo a nuestro alrededor, como la materia presente en un punto, esto ocurre debido a que el(los) objetos presentes proyectan rayos de luz (ondas electromagnéticas que viajan de un medio a otro) hacia nuestros ojos, produciendo que varios rayos incidan hacia un punto en específico de éstos, produciendo una imagen nítida. Un ejemplo sería que una persona viera su propio reflejo a través de un espejo plano(espejo común en un hogar), el objeto sería la persona en cuestión, y éste, lanza rayos que penetren el espejo, haciendo que reboten hacia el ojo, provocando una imagen, que sería su reflejo, de misma orientación, dimensiones, etc.

 Lo que se acaba de describir anteriormente, está totalmente ligado con un fenómeno que ocurre en lentes y espejos, la ley de reflexión, y, por consecuencia de ésta, se pueden ver los objetos presentes en la naturaleza. Principalmente la ley de reflexión posee dos estipulados:

• El rayo incidente, con el rayo reflejado y la normal, están en un mismo plano, quiere decir, que éstos tres rayos convergen sobre un mismo sistema.
• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, quiere decir que si un rayo de luz, viaja con una cierta inclinación y rebota el espejo, la normal se trazará perpendicularmente al espejo, observando que los ángulos que se forman son los mismos.

De la experiencia en laboratorio, se puede describir ésta ley mientras se colocaban los distintos alfileres respecto a un observador arbitrario, luego se trazaban líneas, para así obtener la distancia en la que se encontraba la imagen del alfiler colocado en el centro de la superficie antes mencionada, y así se puede comprobar el primer estipulado de la ley de reflexión, también para el caso de sus respectivos ángulos, y su estipulado respectivo, que se explicará a lo largo de éste informe.

Ahora bien, existe otro tipo de espejo, cuya superficie es lisa, de forma esférica y refleja la luz de forma especular (reflexión en una superficie pulida), éstos son los espejos esféricos, existen dos tipos, cóncavo y convexo, en el primero, los rayos emitidos por el objeto o fuente luminosa se reflejan desde dentro del espejo, en cambio, en los espejos convexos, los rayos emitidos por éstos se reflejan fuera del espejo. Éste tipo de espejos presenta los siguientes elementos:

• Vértice (denotado como V, es el punto medio del espejo, además, es en ese punto donde se ubica el eje óptico.)
• Centro de curvatura (denotado como C, es el centro del espejo.)
• Radio de curvatura (denotado como R, es el radio del espejo.)
• Foco (denotado como F, es el foco del espejo.)
• Distancia Focal (denotado como f, es la mitad del radio de curvatura, es decir R/2, es la distancia entre el foco y el vértice.)

Además de estas denotaciones, hay otras pero designadas a la información que se puede obtener de la imagen del objeto:

• s = distancia espejo-objeto.
• s’ = distancia espejo-imagen.
• y = tamaño del objeto.
• y’ = tamaño de la imagen.

Existe una ecuación, que se conoce como la ecuación general de espejos, que es de la siguiente forma:

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También se puede calcular la razón por la cual la imagen aumenta o disminuye de tamaño, esto se conoce como el aumento lateral, y viene dado por la siguiente expresión:

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Si se hace un análisis a las fórmulas descritas, se puede sacar una conclusión para los espejos planos, sabiendo que su “radio de curvatura” tiende a infinito (R→∞), por lo tanto:

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Por lo tanto: [pic 7]

Reemplazando en la expresión de aumento lateral:

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Se realizó un convenio de signos designando:

• cuando el objeto está del mismo lado de la luz saliente, la distancia objeto-espejo (s) es positiva, en caso contrario negativa.
• Cuando la imagen está del mismo lado de la luz saliente, la distancia imagen-espejo (s) es positiva, en caso contrario negativa.
• Cuando el centro de curvatura (C), está del mismo lado de la luz saliente, el radio es positivo, en caso contrario negativo.
• Si s’ es negativo, es imagen virtual, en caso contrario es imagen real
• Si m es negativo, la imagen es invertida, en caso contrario es imagen derecha

Esto ayudó mucho para la segunda experiencia, ya que hubo más de alguna imagen virtual o real durante la observación de la misma en la pantalla traslúcida, aportando información adicional sobre el tamaño de éste, orientación, etc., y de las conclusiones sobre ciertos factores que provoquen la fluctuación en las distintas mediciones.

Instrumentos y Accesorios utilizados.

1. Experimento de Espejos planos

• Un espejo plano
• Un Bloque de Madera
• Una Hoja de papel
• Nueve Alfileres
• Una tabla o base plana
• Una regla
• Un transportador

1. Experimento de Espejos esféricos

• 2 Bancos ópticos
• 1 mesa porta prismas
• 1 espejo esférico
• 1 pantalla traslúcida
• 3 jinetillos
• 1 huincha de medir
• 1 fuente luminosa

Procedimiento Experimental.

Experimento A:”Experimento espejos planos”

Inicialmente se dividió una hoja de papel tamaño carta en cuatro partes, en éste apartado hay que ser cuidadoso, debido a que un mínimo error en la medición o en el trazado, podría provocar no coincidir con los resultados esperados del experimento. Luego, se posicionó la hoja en una superficie de plumavit y sobre ésta, se acomodó un espejo plano al medio de la hoja (ver imagen 1), posteriormente se miden 5[cm] desde el espejo, para así colocar uno de los 9 alfileres en ese punto. Por consiguiente, se clava otro alfiler (A)

Análisis experimento “A”

A través de ésta experiencia, se pudo apreciar con más claridad el fenómeno de reflexión en un espejo plano, dejando en evidencia que se cumple en mayor medida la ley de reflexión y la teoría de que la imagen se halla detrás del espejo a una distancia espejo-imagen de s’= -5,4[cm], hay factores que influyan en el error que se pudo haber cometido durante la experiencia, ya que, según indica la teoría, la distancia espejo-imagen debió haber sido s’= -5[cm] (debido a la simetría del espejo plano y su reflexión especular), un punto a considerar es(son) el(los) nivel(es) de visión de los ejecutantes de la experiencia , esto es, que los 3 rayos trazados convergen en los 5[cm] detrás del espejo, otro factor puede ser la misma precisión en el trazado de los rayos, durante el desarrollo de éstos, el “pulso” de la persona que realizó la acción no fue el adecuado, provocando que las líneas trazadas terminaran en un punto no deseado,. A pesar de esto, se midieron los ángulos de incidencia y reflejado, infiriendo que en más del 60% de los pares de rayos incidencia-reflejado son diferentes, en los que se pueden agregar los mismos factores que en la distancia s’ pero en relación a los ángulos formados por los rayos, en el otro 40% se puede afirmar que se cumple la ley de reflexión, y gracias a esto, la experiencia realizada tiene validez, en caso contrario, los rayos trazados no convergerían en un punto dado, arrojando más de una imagen. El error de correlación entre distancias s y s’ arrojó un valor de 8%, experimentalmente es elevado, dejando en claro que se debió ser más riguroso en alguno de los pasos estipulados en el procedimiento mismo.

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