Diagrama de la ley de la reflexión
Un espejo esférico es aquel espejo cuya superficie reflectante es la parte de una esfera hueca de vidrio. Los espejos esféricos son de dos tipos: espejos cóncavos y espejos convexos. En un espejo cóncavo la reflexión de la luz tiene lugar en la superficie doblada o cóncava. En un espejo convexo la reflexión de la luz tiene lugar en la superficie abombada o convexa.
Un espejo esférico es aquel espejo cuya superficie reflectante es la parte de una esfera hueca de vidrio. Los espejos esféricos son de dos tipos: espejo cóncavo y espejo convexo. En un espejo cóncavo la reflexión de la luz tiene lugar en la superficie doblada o cóncava. La superficie brillante interior de una cuchara es un ejemplo de espejo cóncavo. En un espejo convexo la reflexión de la luz tiene lugar en la superficie abombada o convexa. La cara posterior de una cuchara es un ejemplo de espejo convexo.
Centro de curvatura: En un espejo esférico el centro de curvatura es el punto central de la esfera hueca del espejo. En un espejo cóncavo, el centro de curvatura está delante, pero en un espejo convexo está detrás del espejo.
Leyes de reflexión y refracción
La reflexión es el cambio de dirección de un frente de onda en una interfaz entre dos medios diferentes, de modo que el frente de onda vuelve al medio del que procede. Algunos ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas de agua. La ley de la reflexión dice que, en el caso de la reflexión especular (por ejemplo, en un espejo), el ángulo con el que la onda incide en la superficie es igual al ángulo con el que se refleja.
En acústica, la reflexión provoca ecos y se utiliza en el sonar. En geología, es importante en el estudio de las ondas sísmicas. La reflexión se observa con las ondas superficiales en las masas de agua. La reflexión se observa con muchos tipos de ondas electromagnéticas, además de la luz visible. La reflexión de las frecuencias VHF y superiores es importante para la transmisión de radio y para el radar. Incluso los rayos X duros y los rayos gamma pueden reflejarse en ángulos poco profundos con espejos especiales “rasantes”.
La reflexión de la luz es especular (como un espejo) o difusa (retiene la energía, pero pierde la imagen) dependiendo de la naturaleza de la interfaz. En la reflexión especular, la fase de las ondas reflejadas depende de la elección del origen de coordenadas, pero la fase relativa entre las polarizaciones s y p (TE y TM) está fijada por las propiedades de los medios y de la interfaz entre ellos[1].
2ª ley de la reflexión
La imagen en un espejo plano tiene el mismo tamaño que el objeto, está en posición vertical y se encuentra a la misma distancia detrás del espejo que el objeto delante del mismo. Un espejo curvo, en cambio, puede formar imágenes que pueden ser más grandes o más pequeñas que el objeto y pueden formarse delante o detrás del espejo. En general, cualquier superficie curva formará una imagen, aunque algunas imágenes pueden estar tan distorsionadas como para ser irreconocibles (piense en los espejos de las casas de diversión).
Dado que los espejos curvos pueden crear una variedad tan rica de imágenes, se utilizan en muchos dispositivos ópticos que tienen muchos usos. Nos centraremos en los espejos esféricos porque son más fáciles de fabricar que los espejos parabólicos y, por tanto, más comunes.
Podemos definir dos tipos generales de espejos esféricos. Si la superficie reflectante es la cara exterior de la esfera, el espejo se denomina espejo convexo. Si la superficie interior es la superficie reflectante, se denomina espejo cóncavo.
La simetría es una de las principales características de muchos dispositivos ópticos, incluidos los espejos y las lentes. El eje de simetría de estos elementos ópticos suele denominarse eje principal o eje óptico. En el caso de un espejo esférico, el eje óptico pasa por el centro de curvatura del espejo y el vértice del mismo, como se muestra en la (Figura).
Primera ley de la reflexión
Los rayos y los frentes de onda pueden utilizarse generalmente para representar la luz cuando ésta interactúa con objetos que son mucho más grandes que la longitud de onda de la luz, que es de unos 500 nm. En particular, utilizaremos los rayos y los frentes de onda para analizar cómo interactúa la luz con los espejos y las lentes.
Para objetos como los espejos, con superficies tan lisas que cualquier colina o valle en la superficie es más pequeño que la longitud de onda de la luz, la ley de la reflexión se aplica a gran escala. Toda la luz que viaja en una dirección y se refleja en el espejo se refleja en una dirección; la reflexión de tales objetos se conoce como reflexión especular.
Un espejo plano es simplemente un espejo con una superficie plana; todos nosotros utilizamos espejos planos todos los días, por lo que tenemos mucha experiencia con ellos. Las imágenes producidas por los espejos planos tienen una serie de propiedades:
Considera un objeto colocado a cierta distancia frente a un espejo, como se muestra en el diagrama. Para saber dónde se encuentra la imagen de este objeto, se puede utilizar un diagrama de rayos. En un diagrama de rayos, los rayos de luz se dibujan desde el objeto hasta el espejo, junto con los rayos que se reflejan en el espejo. La imagen se encuentra donde se cruzan los rayos reflejados. Observa que los rayos reflejados obedecen a la ley de la reflexión. Lo que se observa es que los rayos reflejados divergen del espejo; hay que extenderlos hacia atrás para encontrar el lugar donde se cruzan, y ahí es donde está la imagen.
