Características de los espejos planos

¿Cómo respondería si le pidieran que describiera las características de las imágenes formadas por espejos planos? Primero, debe asegurarse de comprender la terminología en juego. ¿Es un "espejo de avión" algo que usa para verificar su apariencia durante un vuelo transcontinental, o es algo más mundano?

Aespejo planoes el tipo de espejo que probablemente esté más acostumbrado a usar, aunque si las redes sociales son una indicación, las "selfies" habían llegado a reemplazar en gran medida a los espejos reales a principios del siglo XXI. Idealmente, un espejo plano consiste en una superficie perfectamente plana sin distorsiones y rebota el 100 por ciento de la luz que lo incide (luz incidente) en un ángulo predecible.

Si bien ningún espejo es "perfecto", es divertido hablar de las entidades ideales en física. En el curso de aprender acerca de los espejos planos, obtendrá una muestra de la ciencia general de la óptica y una sentido de una de las muchas formas en que sus ojos pueden engañarlo en el curso de hacer su trabajo exactamente como fue diseñado.

La luz, a pesar de estar casi en todas partes la mayor parte del tiempo, es una entidad difícil de describir adecuadamente, como muchas cosas en física. Puede apreciar esto simplemente observando la cantidad de formas en que la luz se representa no solo en los textos científicos sino también en el arte. ¿La luz consiste en partículas o consiste en ondas? ¿Las olas apuntan en una dirección particular?

En cualquier caso, la luz visible para los humanos puede describirse como que tiene una longitud de onda λ entre aproximadamente440 y 700 mil millonésimas de metro​ (10^–9 m, o nm). Dado que la velocidad de la luzCes constante en aproximadamente 3 × 10⁸ m / s en el vacío, puede determinar la frecuencia de cualquier fuente de luzνde su longitud de onda:νλ = c​.

Cuando se habla de espejos, es conveniente representar la luz no como frentes de onda (como verías irradiando hacia afuera después de arrojar una gran roca a un lago previamente plácido) sino como rayos. Además, los rayos que provienen de la misma fuente y golpean partes adyacentes de espejos pueden tratarse como paralelos. Con este esquema, es fácil calcular los ángulos involucrados en los problemas del espejo plano.

Cuando los rayos de luz inciden en una superficie física, su trayectoria puede cambiar de varias formas. Los rayos pueden rebotar en la superficie, atravesarla o una combinación de ambos.

Cuando los rayos de luz rebotan en un objeto, esto se llamareflexión, y cuando lo atraviesan y se doblan en el proceso, esto se llamarefracción. Este último es una acción de lentes, mientras que la única preocupación con los espejos planos (y otros) es la reflexión.

Laley de la reflexiónEstablece queel ángulo de incidencia de los rayos de luz que inciden en un espejo plano es igual al ángulo de reflexión,con ambos medidos con respecto a una línea perpendicular a la superficie del espejo.

Cuando los espejos y las lentes "procesan" los rayos de luz que los golpean, "crean" imágenes literalmente formadas por estos factores: la distancia entre el objeto y el espejo (o centro de la lente) y la forma de la superficie.

Las lentes, por definición, incluyen múltiples superficies curvas, mientras queconvexo(curvado hacia afuera) ycóncavocada uno de los espejos (curvados hacia adentro) contiene uno; Los espejos planos representan el escenario más simple de todo lo mencionado aquí.

Si la imagen formada está en el mismo lado que los rayos de luz reflejados o refractados, es unaimagen real. Esto significa que para los espejos, una imagen real estaría en el mismo lado que una persona que la mira (por lentes, estaría en el otro lado ya que la luz se refracta en lugar de reflejarse en este configuración). Las imágenes que aparecen detrás de un espejo (o frente a una lente) se denominanimagenes virtuales​.

¿Cómo puede formarse una imagen "detrás" de un espejo? Después de todo, puede que no haya nada más que hormigón sólido a lo largo de cientos de kilómetros... bien, no millas, pero la pared podría ser muy gruesa. Pero piensa por un momento: cuando te miras en un espejo, ¿dónde está exactamente "la persona" que vesaparecerestar mirando hacia atrás en tu desde?

Como implican los resultados del ejercicio sugerido anteriormente, la imagen parece estar detrás del espejo, pero en realidad no lo está. Por tanto, es una imagen virtual. ¿Exactamente dónde y cómo se "encuentra" esta imagen?

Si dibuja un diagrama que muestra estas situaciones desde arriba, puede calcular la ubicación de la imagen en cualquier escenario plano-espejo utilizando la ley de la reflexión. Por ejemplo, si un observador está parado a 3 m de un espejo en un ángulo de 45 grados, su imagen se encontrará directamente frente a ella en el otro lado del espejo. Pero que tan lejos

Utilizar elTeorema de pitágoraspara determinar esto. La distancia de 3 metros entre el observador y el espejo es un triángulo rectángulo con una hipotenusa de 3 y lados iguales.stal que

Esta es la distancia perpendicular entre el observador y el espejo, por lo que la imagen es el doble de esta distancia del observador, o 4.24 m.

Además de dividirse en "reales" y "virtuales", las imágenes también se puedenverticaloinvertido.Cualquiera que haya usado el interior de una cuchara como espejo ha visto un ejemplo de imagen invertida. Se dice que los espejos planos crean imágenes verticales, pero esta es una descripción engañosa o al menos incompleta de lo que está sucediendo, porque se aplica solo al eje y, o eje vertical.

Si te miras en un espejo, la parte superior de tu cabeza está detrás y encima de tus ojos en comparación con el espejo, y correspondientemente, los ojos de la imagen están más cerca y más abajo en relación con el espejo (y usted) que la parte posterior del cabeza de la imagen. Las líneas que conectan estos puntos, vistas de lado, tienen la misma longitud, pero están orientadas de manera diferente (pero simétrica) en el espacio. Así la imagenesinvertido, ¡pero a lo largo del eje x!

• Otra razón por la que "voltear" imágenes en una dirección horizontal por espejos planos es fácil de pasar por alto, o al menos más difícil de explicar, es más biológica que física: Cuando te miras en un espejo, estás viendo un ser que en general es bilateralmente simétrico (es decir, puede dividirse en mitades derecha e izquierda iguales por una vertical avión). Si la gente tuviera el hábito de girar la cabeza hacia los lados para mirar en los espejos, esta propiedad de los espejos probablemente estaría más arraigada en la mente de la persona común.

Entre los innumerables ejemplos de espejos planos en uso científico, industrial y doméstico se encuentran los espejos planos con bisagras. Estos representan una buena manera de demostrar las leyes sencillas, pero a menudo difíciles de traducir en experiencia, que gobiernan los espejos planos desde la perspectiva de la geometría.

Si tiene la oportunidad, intente configurar una serie de tres espejos (es posible que no tenga bisagras, pero eso no es un obstáculo) orientado en ángulos mutuos de 60 grados, que desde arriba se vería como una rueda de bicicleta con tres espaciados igualmente radios. Si tiene un transportador, una fuente de luz y algunos espejos más pequeños, puede hacer y probar predicciones sobre los reflejos que "hace" utilizando geometría básica como se describe anteriormente.