guia n° 5 fisica 11° (reflexion de la luz)

7/26/2019 GUIA N 5 FISICA 11 (REFLEXION DE LA LUZ).

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ASIGNATURA: FISICAGRADO: UNDECIMODOCENTE: HERNAN E. CORTES LOBOGUIA N 8

ESTUDIANTE_________________________________________________________________FECHA___________

INTRODUCCION

En esta oportunidad iniciamos el estudio de la ptica, es decir, el estudio de la luz y de los fenmenos luminosos engeneral. De todos nuestros sentidos, el de la visin es el que ms colabora a que conozcamos el mundo que nos rodea,

y probablemente por ello, la ciencia ptica es muy antigua. Filsofos griegos, como Platn y Aristteles, ya se

preocupaban de responder a preguntas como !por qu" vemos un ob#eto$, !%u" es la luz$, etc. Platn, por e#emplo,

supon&a que nuestros o#os emit&an peque'as part&culas que al llegar a los ob#etos los (ac&an visibles. Aristteles

consideraba la luz como un fluido inmaterial que se propagaba entre el o#o y el ob#eto observado.

)omo no era posible e*plicar con tales (iptesis un gran n+mero de fenmenos luminosos que se producen en la

naturaleza, varios f&sicos notables, como e-ton, uyg(ens, /oung y 0a*-ell, trataron de modificarlas, proporcionando

nuevos conceptos acerca de la naturaleza de la luz.

Propagaci! "# $a $%&Al observar los cuerpos que nos rodean comprobamos que algunos de ellos emiten luz1 es decir, son fuentes de luz,

como el sol, una lmpara encendida, la flama de una vela, etc. 2tros no son luminosos, pero pueden verse porque son

iluminados por la luz que proviene de alguna fuente.3no de los (ec(os que podemos observar fcilmente en relacin con el comportamiento de la luz, es que cuando se

transmite en un medio (omog"neo, su propagacin es rectil&nea.

'#$oci"a" "# $a $%&Durante muc(o tiempo se pens que la luz se transmit&a instantneamente de un punto a otro. Pero cuidadosos

e*perimentos realizados durante los siglos 45666 y 464, vinieron a demostrar que, en realidad, la velocidad de la luz es

muy grande, ms no infinita. 7al valor desempe'a un papel muy importante en el desarrollo de la f&sica, y en diversas

ocasiones tendremos oportunidad de traba#ar con "l.

)on base en mediciones actuales, el valor de la velocidad de la luz en el vac&o 8valor que generalmente se representa

por c9, puede considerarse como c: ;* m?s : ;==.===@m?s. Para tener una idea del significado de este valor, podemos

destacar que si un ob#eto tuviera esa velocidad, podr&a dar casi ,B vueltas alrededor de la 7ierra en


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C$a,#, "# r#($#)i!)uando el (az incidente encuentra una superficie pulida, el (az refle#ado est muy bien definido, como se indica en la

siguiente figura. )uando esto sucede decimos que la reflexin es especular, pues dic(o fenmeno se observa se

observa com+nmente cuando la luz se refle#a en un espe#o.

)uando la luz incide en una superficie irregular, cada peque'a porcin saliente de la superficie refle#a la luz en

determinada direccin, y por consiguiente, el (az refle#ado no queda bien definido y se observa el esparcimiento o

dispersin de la luz en todas las direcciones. Decimos, entonces, que se produce una reflexin difusa.

a mayor&a de los cuerpos refle#a difusamente la luz que incide sobre ellos. As&, una pared, un mueble, una persona que

vemos, etc. son ob#etos que difunden la luz que reciben esparci"ndola en todas direcciones. )uando esta luz penetra

en nuestros o#os percibimos la imagen del ob#eto mirado. i no difundiera la luz no podr&amos verlo.

L#-#, "# $a r#($#)i!En la siguiente figura se muestra un rayo luminoso que incide en el punto P de una superficie refle#ante. i se traza la

normal a la superficie en el punto P vemos que dic(a l&nea y el rayo incidente determinan un plano.

E*perimentalmente se (a comprobado que el rayo refle#ado se (alla contenido en este mismo plano. Por lo tanto,

podemos concluir que en la figura anterior, el rayo incidente, la normal y el rayo refle#ado estn situados en un mismo

plano. Esta observacin se conoce como laprimera ley de la reflexin.

De manera e*perimental tambi"n se (a podido comprobar que la medida del ngulo de incidencia es igual a la medida

del ngulo de refle*in. Esta conclusin de que en la refle*in de la luz las medidas de estos dos ngulos son iguales,

se conoce como lasegunda ley de la reflexin.

E,p#o p$a!o3na superficie lisa y plana que refle#a especularmente la luz, se denomina espe#o plano. El espe#o que utilizamos

com+nmente en nuestras casa para mirarnos, son espe#os planos.

I*ag#! 0ir+%a$)onsideremos que un ob#eto luminoso, representado por 2 en la siguiente figura, est colocado frente a un espe#o

plano.

a luz que sale del ob#eto e incide en el espe#o es refle#ada a continuacin. Empleando las leyes de la refle*in

podemos comprobar que los rayos refle#ados forman un (az divergente. Pero al trazar las prolongaciones de estos

rayos, se ver que todos pasarn por el mismo punto 6. As&, la luz que es refle#ada por el espe#o plano, diverge como si

estuviera siendo emitida desde el punto 6.

uponga un observador situado frente al espe#o, y el cual recibe en sus o#os cierta parte del (az refle#ado, el observador

percibir en el punto 6 una imagen del ob#eto 2. observe que la imagen se encuentra ubicada detrs de la superficie del

espe#o, en el punto de interseccin de las prolongaciones de los rayos refle#ados. Decimos por tanto que 6 es imagen

virtual del ob#eto 2. Por construccin geom"trica se puede comprobar que la distancia entre la imagen de un ob#eto y el

espe#o plano que la produce es igual a la distancia entre el ob#eto y el espe#o.

Aunque la imagen producida por un espe#o plano tiene inversin lateral, es decir, la parte derec(a de la imagen

corresponde a la parte izquierda del ob#eto y viceversa, vemos nuestra imagen al derec(o, nunca invertida.

E,p#o, #,(1rico,3na superficie lisa, de forma esf"rica y que refle#e especularmente la luz, es un espe#o esf"rico. i la luz se refle#a en la

superficie interna, como se muestra en la siguiente figura, se dice que el espejo es cncavo, y si la refle*in se

produce en la superficie e*terna, decimos que el espejo es convexo.


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7anto en los espe#os cncavos como en los conve*os se distinguen los siguientes elementos, los cuales se muestran en

la figura.

C#!+ro "# c%r0a+%ra 2C3 es el centro de la esfera de donde se obtuvo el espe#o. a distancia del centro a

cualquier punto del espe#o es el ra"iodel espe#o y se simboliza con la letra C. '1r+ic# 2'3 es el punto medio del espe#o. E# p+ico es la recta que pasa por el centro de curvatura y el v"rtice del espe#o. Foco 2F3 es el punto donde se concentran los rayos refle#ados cuando (an incidido en el espe#o en forma

paralela al e#e ptico, si el espe#o es cncavo, o donde se cortan las prolongaciones de los rayos refle#ados

cuando (an incidido en forma paralela al e#e ptico, sobre la superficie de un espe#o conve*o. a distancia del

foco al v"rtice se llama "i,+a!cia (oca$y se simboliza con la letra f.

I*ag#! r#a$)uando un (az de luz emitido por un ob#eto se refle#a en un espe#o cncavo y conver#a luego en punto, tendremos en

"ste la formacin de una i*ag#! r#a$del ob#eto, tal como se muestra en la siguiente figura.

I*4g#!#, #! #,p#o, #,(1rico,)onsideremos un ob#eto, como la lmpara que se muestra en la siguiente figura, colocado frente a un espe#o esf"rico.

Para localizar la imagen de este ob#eto deber&amos determinar la posicin de la imagen de cada uno de sus puntos.

Pero, no es dif&cil advertir que localizando +nicamente la imagen del e*tremo A, ser posible visualizar la imagen de

todo el ob#eto, como vamos a mostrar enseguida.

Ra-o, pri!cipa$#,Podemos localizar con facilidad la posicin de la imagen de un punto en los espe#os esf"ricos mediante el empleo de

determinados rayos luminosos que se conocen como rayos principales, los cuales describiremos a continuacin


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A partir de este momento siempre que queramos localizar la posicin de la imagen de un punto, usaremos +nicamente

dos rayos principales emitidos por el punto. En los siguientes e#emplos mostraremos el uso de este m"todo para

localizar la imagen de un punto del e*tremo de un ob#eto. )omo ya di#imos, la localizacin de la imagen de este punto

permitir visualizar la imagen de todo el ob#eto.

E#*p$o 5.El ob#eto AG de la figura se encuentra frente a un espe#o cncavo, a una distancia mayor que la de su radio. ocalice la

imagen de este ob#eto.

)omo las posiciones del centro ) y del foco F se proporcionan en la figura, podemos localizar la posicin de la imagen

del punto A empleando dos rayos principales. 2bservemos que en la figura se trazan a partir de A un rayo paralelo al e#e

del espe#o, el cual se refle#a pasando por el foco, y otro que pasa por el foco y se refle#a paralelamente al e#e del espe#o.

os rayos refle#ados se cortan en AH, y en este punto, por lo tanto se localiza la imagen de A. )omo el ob#eto AG es

perpendicular al e#e del espe#o, su imagen tambi"n lo ser, de manera que la imagen de G estar en GH, y quedar

determinada as& la imagen AHGH, como se observa en la figura. 2bservemos que en este caso la imagen del ob#eto AG

proporcionada por el espe#o cncavo, es real, invertida y de menor tama'o que el ob#eto.

E#*p$o 6.)onsideremos un ob#eto AG que se (alla delante de un espe#o conve*o, como se muestra en la siguiente figura. !)mo

ser su imagen$

7racemos desde el punto A dos rayos principales uno paralelo al e#e, que se refle#a de modo que su prolongacin pasa

por el foco1 y otro que incide en el espe#o de manera que su direccin pase por el punto focal, y que se refle#a

paralelamente al e#e. Por la figura vemos que en este caso los rayos refle#ados no se cortan, pero sus prolongaciones s&

lo (acen en AH.

Es fcil observar, entonces, que en AHGH tenemos la imagen del ob#eto AG. Esta imagen es virtual, derec(a y de menor

tama'o que el ob#eto.

Ec%aci! "# $o, #,p#o, #,(1rico,

A%*#!+o pro"%ci"o por $o, #,p#o, en los e#emplos anteriores vimos que la imagen de un ob#eto puede sermayor o menor que "l, dependiendo de la posicin del mismo, as& como del tipo de espe#o que produ#o la

imagen. a relacin entre el tama'o de la imagen, ( i , y el tama'o del ob#eto (o, se denomina aumento del

espe#o, es decir

oh

ihA =

a distancia de la imagen al espe#o se relaciona con la distancia del ob#eto al espe#o por medio de la

e*presin

oh

ih

od

id=

Ec%aci! "# D#,car+#,: esta ecuacin relaciona la distancia de la imagen al espe#o, la distancia del ob#eto al

espe#o y la distancia focal de un espe#o esf"rico.

idodF

111+=


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TALLER

. !)undo un espe#o esf"rico es cncavo y cuando es conve*o$

K. Defina los elementos de un espe#o esf"rico y (aga un dibu#o donde se muestren estos elementos.


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;. a siguiente figura muestra un espe#o cncavo, su centro ), y dos rayos luminosos que inciden en el espe#o, en formaparalela al e#e principal.

a. muestra en el dibu#o dnde se localiza el foco del espe#o.b. 7race la trayectoria de los rayos despu"s de que son refle#ados por el espe#o.

I. Cesponda a las preguntas del e#ercicio anterior para el espe#o conve*o que se muestra en la siguiente figura.

B. a siguiente figura muestra dos espe#os, uno cncavo y el otro conve*o.

a. !)ul es el valor del ngulo de incidencia para cada uno de los rayos luminosos que se muestran$b. 6ndique la trayectoria de cada uno de esos rayos despu"s de refle#arse en el espe#o.

J. )onsidere los espe#os esf"ricos que se muestran en la siguiente figura. 7race en la figura los rayos refle#ados quecorresponden a cada uno de los rayos incidentes que se muestran.

. aga un diagrama para localizar la imagen del ob#eto AG colocado frente a un espe#o cncavo, en la posicin que semuestra en la figura.

>. Acerque al espe#o el ob#eto AG de la pregunta anterior, y colquelo entre el centro y el foco. aga un nuevo diagramapara localizar la imagen del ob#eto en esta nueva posicin.

K. )uando apro*imamos al foco de un espe#o cncavo un ob#eto que se (allaba ale#ado del mismo, la imagen de dic(oob#eto

a. !Permanece siempre real$b. !e ale#a del espe#o, se apro*ima a "l o queda en la misma posicin$c. !Aumenta, disminuye o permanece del mismo tama'o$d. !Es siempre invertida en relacin con el ob#eto$

;=. a distancia focal de un espe#o cncavo es de


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;I. 3n ob#eto se sit+a a una distancia de ;Jcm de un espe#o conve*o, cuya distancia focal vale

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