Física: Reflexión, Espejos y Refracción

Resumen Física

Temas:

• Reflexión.
• Espejos (planos y esféricos)
• Refracción.

Reflexión:

En los objetos transparentes, la luz pasa, en los objetos opacos, la luz rebota, se refleja. La reflexión de la luz se define como el cambio de dirección que experimenta la luz cuando incide en una superficie y vuelve al medio por donde viajaba.

Definiciones previas:

• Rayo incidente (ri): es el rayo que llega o incide en la superficie
• Punto de incidencia (pi): es el punto de la superficie donde hace contacto el rayo incidente, es el punto donde se traza una recta perpendicular a la superficie, denominada recta normal
• Normal (N): es una recta perpendicular a la superficie en el punto de incidencia
• Ángulo de incidencia (i): es el ángulo entre el rayo incidente y la normal
• Rayo reflejado (rr): es el rayo que sale o se refleja en la superficie.
• Ángulo de reflexión (r): es el ángulo que se forma entre la normal y el rayo reflejado

Leyes de reflexión:

1. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado, están sobre un mismo plano
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo refractado: ri = rr

Espejos (planos y esféricos):

Características de la imagen de un espejo plano:

• Es virtual: se produce con las prolongaciones de los rayos reflejados, está "detrás" del espejo
• Es derecha: está para el mismo lado que el objeto
• Misma distancia: la distancia del objeto al espejo es la misma que la el espejo al objeto
• Mismo tamaño: el tamaño del objeto es igual al de la imagen
• Como conclusión, la imagen es una simetría axial con respecto al objeto, cuyo eje es el espejo

Definiciones espejos esféricos:

• Eje principal: recta que divide al espejo de forma simétrica
• Vértice (V): punto de corte entre el eje principal y el espejo
• Centro de curvatura (C): punto que del eje principal que coincide con el centro de la esfera que contiene el espejo
• 
• Radio de curvatura (r): coincide con el radio de la esfera que contiene al espejo. Es la distancia CV
• Foco (F): es el punto donde convergen los rayos reflejados(en un espejo cóncavo) o las prolongaciones (en un espejo convexo) de los rayos que inciden paralelamente al eje principal.
• Distancia focal (f): es la distancia entre F y V. La distancia FV es igual a la distancia rF, por lo tanto f=r/2 o r=2f

Imagen de un espejo cóncavo:

1. Cuando el objeto está detrás del centro de curvatura
   1. La imagen es real, está más cerca que el objeto, es más chica y está invertida
2. Cuando el objeto está en el centro de curvatura
   1. La imagen es real, está a igual distancia, es de igual tamaño y está invertida
3. Cuando el objeto está entre el centro de curvatura y el foco
   1. La imagen es real, está a mayor distancia, tiene mayor tamaño y está invertida
4. Cuando el objeto está en el foco
   1. Los rayos son paralelos y no hay imagen
5. Cuando el objeto está entre el foco y el vértice
   1. La imagen es virtual, la distancia varía, es más grande y está derecha

Imagen de un espejo cóncavo:

La imagen sólo puede ser: virtual, derecha y más chica que el objeto

Definiciones para las ecuaciones de los espejos esféricos:

• Distancia del objeto (do): distancia desde el pie del objeto al vértice
• Distancia de la imagen (di): Distancia desde el pie de la imagen al vértice y se mide sobre el eje principal
• Altura del objeto (ho): Se mide sobre el propio objeto, desde el pie de la imagen a la punta del objeto
• Altura de la imagen (hi): Se mide desde el pie de la imagen a la punta de la imagen
• Radio de curvatura
• Distancia focal

Consideraciones previas:

1. La distancia del objeto es siempre positiva
2. El radio y la distancia focal en un espejo cóncavo son positivas, en un espejo convexo r y f son negativas
3. La altura del objeto siempre es positiva

Ecuaciones:

1. r=2f f=r/2
2. 1/f = 1/do + 1/di
3. hi/ho = -di/do
4. 4. A= hi/ho

A= Aumento

Refracción:

Se define refracción al fenómeno físico que se produce cuando la luz cambia de dirección al pasar de un medio transparente a otro transparente pero de diferentes características.

Definiciones previas:

• Superficie de separación (SS):Superficie que separa un medio dl otro, esta no es un tercer medio
• Rayo incidente(ri): rayo que incide, es el que viaja por el medio 1
• Punto de incidencia (pi): punto donde el rayo de incidencia corta con la superficie de separación
• Normal (N): Recta perpendicular a la superficie de separación, está tanto en el medio 1 como en el 2, pasa por pi
• Ángulo de incidencia (i): Ángulo que se forma con i y N
• Rayo refractado (rr): es el rayo que surge de la refracción, viaja por el medio 2
• Ángulo de refracción (r): Ángulo entre el rayo refractado y la normal

• i ≠ r, en el único momento que esto no se siempre es cuando i=0°

Índice de refracción (n):

Es una propiedad de los medios transparentes, es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en dicho medio

• nmedio = c/vmedio
• c= velocidad de la luz
• n siempre es mayor a 1

Ley de Snell:

Es la ley que permite relacionar el ángulo incidente con el ángulo refractado y los índices de cada medio.

Sen i = n2

Sen r n1

Si n2 > n1, el rayo reflejado “se acerca a la normal”

Si n2 > n1, el rayo refractado “se aleja de la normal”

Reflexión total interna (RTI):

Esto solo ocurre si es n1 más denso que n2

Si el ángulo de incidencia es mayor que el rayo de incidencia límite, no hay refracción, solo reflexión