Lectura 11: Reflexión de la luz (espejos)

Entre las propiedades de las ondas están: reflexión, refracción, difracción, polarización e interferencia.

La reflexión consiste en la capacidad que tienen las ondas de chocar contra un obstáculo y rebotar de la misma forma en que rebota una pelota lanzada contra una pared.

Todos hemos visto nuestra imagen en un espejo, hemos tenido la oportunidad de desviar rayos de luz con un espejo y hemos sido testigos del fenómeno sonoro conocido como eco. Estos son los ejemplos más comunes de reflexión. Sin embargo, esta propiedad de las ondas tiene múltiples aplicaciones. La radio difusión, por ejemplo, es posible gracias a que las ondas de radio de baja frecuencia, chocan sucesivamente entre la tierra y la atmósfera, desplazándose así de un lado a otro. Lo mismo ocurre con las comunicaciones vía satélite, en las cuales, las ondas son reflejadas por estos aparatos; la reflexión de ondas de radio de mayor frecuencia hacen posible el funcionamiento de radares, sonares, tornavoces y aparatos para ecografías entre otros. La reflexión de las ondas electromagnéticas tiene aplicación en aparatos de rayos X, rayos láser y rayos gamma, también permiten el funcionamiento de televisores, fibra óptica, hornos micro-ondas y aparatos de grabación y reproducción de video y sonido digital, como CDs y DVDs etc. En la naturaleza, algunos organismos tienen la capacidad de aprovechar la reflexión del sonido para orientarse. A este fenómeno se le llama eco-localización y es propio de murciélagos y cetáceos como las ballenas.

Reflexión de la luz

Espejos

Los espejos son instrumentos ópticos formados por superficies lisas que producen reflexión especular. Se clasifican en espejos planos (como los que se usan en casa) y espejos esféricos (los más conocidos se usan para seguridad en establecimientos comerciales y carros grandes). Los espejos esféricos son casquetes de esfera de radio R. Entre los espejos esféricos están los cóncavos, con la superficie reflectora en la cara interior y los espejos convexos, con la superficie reflectora en la cara exterior.

En el análisis de los espejos debe tenerse en cuenta los elementos definidos en la tabla 1, junto con las fórmulas para su cálculo. Además, cada elemento adquiere diversas propiedades en cada tipo de espejo.

Las siguientes fórmulas relacionan matemáticamente dichos elementos.

Nota: de estas fórmulas se deducen las que se muestran en la siguiente tabla.

Tabla 1 Elementos de los espejos y fórmulas para calcularlos.

Elemento	definición	Fórmulas para su cálculo
P	Distancia entre el espejo y el objeto: Siempre tiene signo positivo
Q	Distancia entre el espejo y la imagen: Es positiva únicamente en espejos cóncavos, para imágenes reales.			q = p × H
R	Radio de curvatura: Positivo en espejos cóncavos. Negativo en espejos convexos		.	R = 2 × f
F	Foco: Punto donde se forma la imagen. Es positivo únicamente en espejos cóncavos, para imágenes reales.		.
H	Aumento de la imagen en relación al objeto.
I	Imagen: puede ser: Real si se forma delante del espejo. Virtual si se forma detrás del espejo. Invertida si está en dirección opuesta al objeto. Derecha si está en la misma dirección del objeto

Otras fórmulas que es posible deducir son:

Nota: Al utilizar estas últimas fórmulas, es necesario tener en cuenta que H, es el valor absoluto de q sobre p, de manera que debe considerarse las posibilidades, que q sea positiva o negativa. Para ello analice los signos de f y R así:

Si R y f son positivos, entonces q y H son positivas. Si f o R son negativos, entonces q y H serán negativas.

Taller de lectura 11:

1. ¿Cuáles son las propiedades de las ondas?
   
2. ¿en que consiste la reflexión de las ondas?
   
3. ¿Cuáles son los ejemplos más comunes de la reflexión de las ondas?
   
4. ¿Cómo es posible la radio-difusión y las comunicaciones vía satélite?
   
5. Nombre 4 aplicaciones de la reflexión de ondas de radio
   
6. Nombre 5 aplicaciones de la reflexión de ondas electromagnéticas
   
7. ¿Qué es eco-localización? ¿Qué organismos la poseen?
   
8. Copie con su descripción, el esquema de las clases de reflexión y sus elementos
   
9. ¿Qué son los espejos? ¿Cómo se clasifican?
   
10. Copie con su descripción, el esquema de los espejos planos
    
11. ¿Qué son espejos esféricos?
    
12. Copie con su descripción, el esquema que muestra los elementos de los espejos esféricos
    
13. ¿Qué es un espejo cóncavo?
    
14. Copie con su descripción, el esquema de los espejos cóncavos
    
15. ¿Qué es un espejo convexo?
    
16. Copie con su descripción, el esquema de los espejos convexos
    
17. Copie las fórmulas que relacionan matemáticamente los elementos de los espejos.
    
18. Copie la tabla 1: elementos de los espejos
    
19. Copie las fórmulas que aparecen bajo la tabla 1, y la nota que las acompaña.
    
20. Escriba la fórmula que utilizaría en cada una de las siguientes situaciones:
    1. Calcular p, conociendo f y q
       
    2. Calcular q, conociendo R y p
       
    3. Calcular R, conociendo f
       
    4. Calcular f, conociendo p y q
       
    5. Calcular p, conociendo H y q
       
    6. Calcular H, conociendo q y f
21. ¿Qué fórmulas, o que procedimiento utilizaría para calcular H, conociendo R y p?