Cubo de reflexión múltiple Objetivo

Cubo de reflexión
múltiple
Objetivo
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Construir un aparato sencillo para estudiar la reflexión multiple.
Observar dicha reflexión en las tres direcciones del espacio.
Introducción
Si miraras al interior de una caja hecha con espejos cuyas caras
reflectoras están situadas en su interior. ¿Verías lo mismo que en una
caja cualquiera? ¿Sabrías decir que verías?
Materiales
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6 espejos cuadrados
Celo ancho.
Papel celofán de varios colores.
Sierra para metales.
Realización práctica
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Nosotros hemos utilizado 6
espejos
ligeramente
rectangulares con un marco
de
plástico
grueso
y
transparente adquiridos en un
bazar. De esta forma hemos
evitado cortar el vidrio. Estos
espejos estaban espejados
por las dos caras siendo una
de ellas de aumento.
Eliminamos el soporte de los
espejos y cortamos sus
soportes con una pequeña
sierra para metales.
Cubo de espejos construido
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Cortamos un trozo triangular
del marco de plástico en tres
de los espejos y limanos las
rebabas.
Unimos los espejos con la
cara reflectante normal hacia
el interior con el celo ancho
Pegamos papel celofan de
distintod colores en las
aristas del cubo.
Precauciones
La precaución que hay que tomar es la corespondiente al manejo de
herramientas cortantes a la hora de realizar los cortes en los marcos de
los espejos.
Como los espejos tienen dos caras espejadas hay que montar primero el
cubo sin pegarlo con los espejos normales en el interior para realizar las
marcas correspondientes a los cortes correctos.
Explicación científica
La reflexión luminosa es un
fenómeno en virtud del cual la luz al
incidir sobre la superficie de los
cuerpos cambia de dirección,
invirtiéndose el sentido de su
propagación.
Sobre la base de las observaciones
antiguas se establecieron las leyes
que rigen el comportamiento de la
luz en la reflexión regular o
especular.
Se
denominan
genéricamente leyes de la reflexión
Fotografía tomada del
interior del cubo
1.ª Ley. El rayo incidente, la normal
y el rayo reflejado se encuentran
sobre un mismo plano.
2.ª Ley. El ángulo de incidencia es
igual al ángulo de reflexión.
Todos los aparatos ópticos, desde el más sencillo espejo plano al más
complicado telescopio, proporcionan imágenes más o menos
modificadas de los objetos.
Conforme se deduce de las leyes de la reflexión, la imagen de un punto
objeto respecto de un espejo plano estará situada al otro lado de la
superficie reflectora a igual distancia de ella que el punto objeto.
Además la línea que une el punto objeto con su imagen es perpendicular
al espejo. Es decir, los dos puntos son simétricos respecto del espejo; si
se repite este procedimiento de construcción para cualquier objeto
punto por punto, se tiene la imagen simétrica del objeto respecto del
plano del espejo. Dicha imagen está formada, no por los propios rayos,
sino por sus prolongaciones. En casos como éste se dice que la imagen
es virtual. Sin embargo, la reflexión en el espejo plano no invierte la
posición del objeto. Se trata entonces de una imagen directa. En
resumen, la imagen formada en un espejo plano es virtual, directa y de
igual tamaño que el objeto.
Dos espejos enfrentados irían reflejando cada uno la correspondiente
imagen del otro obteniéndose infinitas imágenes. Esto mismo hace el
cubo de espejos en las tres direcciones del espacio.
Curiosidades y otras cosas
El cubo de espejos puede tener otras aplicaciones interesantes sobre
todo de visualización de algunos conceptos:
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Estudio y visualización del concepto de infinito
Estudio y visualización del concepto de celdilla unidad en un
cristal y generación del mismo por repetición ordenada de dicha
celdilla.
Un espejo plano consiste en una superficie plana muy pulimentada que
puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la
intensidad de la luz incidente del 95% (o superior). Los espejos planos
se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana
para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está
distorsionada.
Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás y no
frente a éste ni en la superficie. (Ojo, es un error frecuente el pensar que
la imagen la vemos en la superficie del espejo). El ojo recoge los rayos
que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina. El ojo
identifica la posición que ocupa un objeto como el lugar donde
convergen las prolongaciones del haz de rayos divergentes que le
llegan. Esas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto.
En ese punto se forma la imagen virtual del objeto, una copia del objeto
"que parece estar" detrás del espejo. El sistema óptico del ojo es el que
recoge los rayos divergentes del espejo y el cerebro interpreta como
procedentes de detrás del espejo (justo donde se cortan sus
prolongaciones). La imagen formada es:
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simétrica, porque aparentemente está a la misma distancia del
espejo
virtual, porque se ve como si estuviera dentro del espejo, no se
puede formar sobre una pantalla pero puede ser vista cuando la
enfocamos con los ojos.
del mismo tamaño que el objeto.
derecha, porque conserva la misma orientación que el objeto.
Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, parte de la luz se refleja
y parte entra en el cuerpo donde puede ser absorbida o transmitida,
absorbiéndose siempre una parte de ella mientras lo atraviesa. La luz
reflejada cumple las leyes de la reflexión. La cantidad de luz reflejada por
un cuerpo depende de:
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La naturaleza de la superficie (composición, estructura, densidad,
color, entre otras)
La textura de la superficie (plana, rugosa, regular, irregular, opaca,
pulida , etc.)
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La longitud de onda de la luz, y de si está o no polarizada.
El ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie.
La reflexión de la luz se puede realizar de dos maneras: reflexión
irregular o difusa y reflexión regular o especular. La reflexión regular
tiene lugar cuando la superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una
lámina metálica pulimentada reflejan ordenadamente un haz de rayos
conservando la forma del haz. La reflexión difusa se da sobre los
cuerpos de superficies más o menos rugosas. En ellas un haz paralelo,
al reflejarse, se dispersa orientándose los rayos en direcciones
diferentes. Ésta es la razón por la que un espejo es capaz de reflejar la
imagen de otro objeto en tanto que una piedra, por ejemplo, sólo refleja
su propia imagen.
Los primeros espejos se hicieron puliendo superficies metálicas (plata)
una vez que los pueblos antiguos lograron dominar la metalurgia. Los
espejos corrientes son placas de vidrio plateadas. Para construir un
espejo se limpia muy bien un vidrio y sobre él se deposita plata metálica
por reducción del ión plata contenido en una disolución amoniacal de
nitrato de plata. Después se cubre esta capa de plata con una capa de
pintura protectora. El espejo puede estar plateado por la cara anterior o
por la posterior, aunque lo normal es que esté plateada la posterior y la
anterior protegida por pintura. La parte superior es de vidrio, material
muy inalterable frente a todo menos al impacto.
En los telescopios la capa de vidrio influiría en la imagen y la capa
plateada del espejo está depositada en la capa anterior, sobre el vidrio y
no detrás de él.
Bibliografía
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Cubo de espejos
Óptica geométrica