2.3 - Colegio del Sagrado Corazón

COLEGIO DEL SAGRADO CORAZÓN.
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS.
ASIGNATURA: FÍSICA 11º
PROFESOR: LUIS C. HERAZO C.
NOMBRE DE LA ESTUDIANTE: _______________________________
Esta guía tiene como objetivo que el estudiante:
Aprenda a escuchar a sus compañeros y a pedir la palabra con respeto.
Participe activamente en la clase, aportando sus ideas e inquietudes, contribuyendo de esta manera a crear un
ambiente adecuado de trabajo.
Identifique fenómenos físicos relacionados con la reflexión de la luz.
Interprete correctamente los rayos notables en las imágenes de los espejos.
Resuelva problemas a partir de la caracterización de un fenómeno físico relacionado con los espejos planos,
angulares y esféricos.
2.1 REFLEXIÓN DE LA LUZ
La óptica es el estudio de todas las radiaciones emitidas por fuentes luminosas que impresionan o no a la retina. La visión
es en óptica el detector de algunas radiaciones.
El estudio de la óptica se define a partir de la interacción de la luz con los objetos; y se divide en dos partes. Una la óptica
física relacionada con la interacción de la luz con objetos materiales con dimensiones similares a la longitud de onda de la
luz. La otra es la óptica geométrica relacionada con la interacción de luz con objetos materiales con dimensiones de
longitud de onda mayores que la longitud de onda de la luz.
La luz se propaga a una velocidad de 300.000 Km/s ó 3x108 m/s en línea recta. Se sabe que todos los cuerpos reflejan
parte de la luz que sobre ellos incide, entonces diremos que un cuerpo es blanco cuando refleja la mayoría o la totalidad de
los rayos que inciden sobre él, diremos que un cuerpo es gris cuando cierto porcentaje equitativo de rayos luminosos sean
absorbidos y reflejados, y diremos que un cuerpo es negro cuando la cantidad de rayos reflejados es nula.
Imaginemos un haz luminoso que se propaga en el aire e incide o llega en la superficie lisa de una placa de vidrio, una
parte de la luz penetra en la lámina y otra parte vuelve a propagarse en el aire, a ésta porción le diremos que se ha
reflejado. A esta propiedad que tiene la luz de incidir sobre una superficie y cambiar de dirección en el mismo medio
donde se está propagando cuando choca con un obstáculo material se llama reflexión.
Leyes de la Reflexión
Primera ley: El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran ubicados en el mismo plano.
Segunda ley: El ángulo que forma el rayo incidente con la normal es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la
normal.
ESPEJOS.
Espejos planos: Son superficies lisas y planas que reflejan la luz. Las imágenes que dan éstos espectros son de igual
tamaño que el objeto y situadas a una misma distancia que el objeto al espejo, son virtuales porque se forman detrás del
espejo.
Espejos angulares: Están formados por dos espejos planos con un lado común. Para que se formen imágenes se debe
colocar el objeto en un punto equidistante entre los dos espejos y por medio de una expresión se halla el número de
imágenes. La expresión es la siguiente:
Donde n es el número de imágenes y θ es el ángulo de separación entre espejos.
Espejos esféricos: Al sacar de una esfera un casquete se obtiene un espejo esférico, el cual será cóncavo si la superficie
reflectora está en el interior y será convexo si la superficie reflectora está en el exterior.
ELEMENTOS DE LOS ESPEJOS ESFÉRICOS.
Centro de curvatura: Es el punto des espacio equidistante de todos los puntos del espejo.
Campo del espejo: Son todos los puntos del espacio por donde pasan los rayos que inciden en el espejo
Radio de curvatura: Es la distancia que hay entre el centro de curvatura y el espejo.
Vértice del espejo: Es el punto medio del espejo.
Eje principal: Recta que pasa por el centro de curvatura y el vértice del espejo.
Plano focal: Plano perpendicular al eje principal situado a una distancia de R/2 del espejo.
Foco: Punto de intersección entre el plano focal y el eje principal.
Distancia focal: Es la distancia del foco al espejo.
RAYOS NOTABLES EN ESPEJOS ESFÉRICOS.
Cóncavos:
Convexos:
IMÁGENES DADAS POR ESPEJOS ESFÉRICOS.
Imagen: una figura formada por el conjunto de puntos donde convergen los rayos que provienen de fuentes puntuales del
objeto tras su interacción con el sistema óptico. Hay dos clases de imágenes virtuales y reales.
Imagen virtual: es aquella que se forma cuando, tras pasar por el sistema óptico, los rayos divergen. Para nuestro sentido
de la vista los rayos parecen venir desde un punto por el que no han pasado realmente. La imagen se percibe en el lugar
donde convergen las prolongaciones de esos rayos divergentes. Es el caso de la imagen formada por un espejo plano. Las
imágenes virtuales no se pueden proyectar sobre una pantalla.
Imagen real: es aquella que se forma cuando tras pasar por el sistema óptico, los rayos de luz son convergentes. Esta
imagen no la podemos percibir directamente con nuestro sentido de la vista, pero puede registrarse colocando una pantalla
en el lugar donde convergen los rayos.
Cóncavos:
Convexo:
Las ecuaciones utilizadas para la formación de imágenes en espejos esféricos son:
1.
Nota: el profesor realizará la deducción de las ecuaciones en clases.
PROBLEMAS.
1. Un objeto se encuentra a 10cm de un espejo cóncavo de 40cm de radio. Calcula: a) la posición de la imagen b) el
tamaño de la imagen si el objeto es de 4cm de altura.
2. Un objeto se encuentra a 60 cm de un espejo convexo de 40 cm de radio. Determina; a) la posición de la imagen b) el
tamaño de la imagen si el objeto es de 4cm.
3. Un espejo cóncavo forma una imagen real dos veces más grande que el objeto y a 18 cm del espejo. Halle; a) la
posición del objeto, b) el radio de curvatura del espejo.
4. Una persona quiere comprar un espejo esférico para afeitarse y desea obtener una imagen de su barba dos veces más
grande y que ésta se sitúa a 40cm del espejo. ¿Qué tipo de espejo debe utilizar y cuál será su radio de curvatura?
5. Con un espejo cóncavo de 15cm de radio de curvatura encuentre dos posiciones del objeto para que una imagen sea tres
veces mayor que él.
6. Demostrar que un espejo plano se puede considerar como un espejo esférico de radio infinito, es decir: S = -S´.
7. Se tiene un espejo cóncavo de 20 cm de radio y un objeto de 10 cm de tamaño, colocado a 40 cm del espejo.
Determina: a) distancia focal b) tamaño de la imagen c) distancia de la imagen d) naturaleza de la imagen.
8. Se tiene el mismo espejo y objeto del ejercicio anterior, pero ahora se ubica el objeto a 10 cm del espejo. Determina: a)
distancia focal b) tamaño imagen c) naturaleza imagen d) distancia de la imagen.
9. Se tiene un espejo convexo de 20 cm de radio y un objeto de 10 cm de altura, si el objeto se sitúa a 10cm del espejo
Determina: a) distancia focal, b) tamaño imagen, c) naturaleza de imagen, d) distancia de la imagen.
10. Se tiene un espejo convexo de 20 cm de radio. Si un objeto de tamaño 10cm se coloca a 40 cm del espejo Determina:
a) distancia focal b) tamaño imagen c) naturaleza imagen d) distancia de la imagen y aumento.
11. A un espejo cóncavo de 40 cm de radio se le coloca un objeto de 10cm de alto y a 30cm del espejo Determina: a)
tamaño de la imagen, b) punto donde se forma la imagen y características de la imagen.
12. Un objeto cuyo tamaño es 8mm se coloca a 60 cm de un espejo convexo de 80cm de radio. Calcula: a) distancia de la
imagen b) tamaño imagen c) naturaleza imagen y aumento.
TIPO ICFES
1. Si usted se encuentra a 2m de un espejo plano, la distancia a la que ve su imagen es:
a) 2m b) 3m c) 1m d) 4m
2. Se coloca un objeto de 1cm de altura en el centro de curvatura de un espejo cóncavo de radio r. La imagen se formará:
a) en el foco b) en el infinito c) en el centro de curvatura d) a 2r del vértice.
Las preguntas 3 y 4 se basan en la siguiente información: para que un odontólogo observe la imagen virtual, de un diente
de 4mm, ubicada a 10cm de un espejo cóncavo de radio de curvatura 5cm.
3. La distancia a la que debe acercarse el espejo al diente es:
a) 2cm b) 1cm c) 4cm d) 3cm
4. El tamaño de la imagen del diente es:
a) 20mm b) 10mm c) 5mm d) 15mm
5. Un objeto de 2cm de altura situado a 10cm de un espejo esférico, produce una imagen virtual de 6cm. La distancia de la
imagen al espejo es:
a) 10cm b) -30cm c) 20cm d) -15cm