El proceso de rebote de los rayos de luz que caen sobre la superficie de un objeto se denomina reflexión de la luz. Un espejo plano refleja casi toda la luz que incide sobre él. Para estudiar y observar el reflejo de la luz, necesitamos un aparato que pueda producir un delgado haz de luz. En otras palabras, la reflexión es el cambio de dirección de una onda definida en un límite entre dos medios diferentes, de modo que la onda regresa al medio del que provino. Algunos de los ejemplos comunes incluyen el reflejo de la luz, el sonido y las ondas de agua. En palabras más simples, la reflexión de la luz es el fenómeno del rebote de la luz en el mismo medio al golpear la superficie de cualquier objeto distinto.
Siguiendo el fenómeno de la reflexión, se han derivado dos leyes de reflexión como se indica a continuación:
- El ángulo de incidencia es siempre igual al ángulo de reflexión.
- El rayo incidente, la normal formada en el punto de incidencia y el rayo reflejado se encuentran todos en el mismo plano.
Reflexión de la superficie del espejo
Espejo plano
Un espejo plano se refiere a un espejo con una superficie reflectante plana (planar). Los rayos de luz al incidir en un espejo plano, el ángulo de reflexión siempre es igual al ángulo de incidencia. El ángulo de incidencia se refiere al ángulo entre el rayo incidente y la superficie normal (una línea imaginaria perpendicular dibujada a la superficie). De manera similar, el ángulo de reflexión es el ángulo entre el rayo reflejado y la normal en el punto de incidencia.
Los espejos cóncavos y convexos que vienen debajo de los espejos esféricos también pueden producir imágenes virtuales de objetos similares a un espejo plano. Pero, las imágenes formadas por ellos no siempre son del mismo tamaño que el objeto como en el caso de un espejo plano. La imagen de un espejo convexo, la imagen virtual formada siempre se reduce en tamaño, sin embargo, en el caso de un espejo cóncavo, cuando el objeto se coloca en algún lugar entre el foco y el polo del espejo, se puede ver una imagen virtual ampliada. Sin embargo, cuando necesitamos una imagen virtual del mismo tamaño, se prefiere un espejo plano a los espejos esféricos.
Características de la imagen formada por espejo plano:
- La imagen formada es exactamente del mismo tamaño que el objeto.
- La posición de la imagen más allá del espejo es la misma que la del objeto de enfrente.
- La imagen formada es virtual.
- El espejo plano siempre forma una imagen real del objeto.
- La imagen obtenida en el espejo plano es siempre erecta.
- Se puede observar el fenómeno de inversión lateral. Donde la derecha parece ser izquierda y viceversa.
Busquemos algunos ejemplos para entender mejor que las imágenes pueden ser reflejadas nuevamente por la superficie de los espejos planos:
¿Alguna vez has visto el reflejo de un cuadro escénico o tu ropa sucia? El espejo siempre duplica lo que refleja, así que si queremos asegurarnos de que lo que vemos en él es lo que queremos ver. Mientras hablamos de la duplicación, cuando tenemos dos espejos uno frente al otro, están transmitiendo energía hacia adelante y hacia atrás entre ellos.
En ocasiones hemos observado que cada vez que visitamos a un peluquero, enfoca el espejo en nuestra parte trasera. Esta configuración enfoca la luz directamente en nuestro cabello y ayuda al peluquero a cortar el cabello correctamente.
Luego del corte de cabello el peluquero coloca un espejo en la parte de atrás del nuestro para que podamos ver la imagen de nuestro cabello en el espejo de adelante, el corte de cabello se puede ver muy claramente en el espejo de adelante. En este estado, la luz reflejada se refleja hacia atrás nuevamente de un espejo a otro. Cuando los dos espejos se colocan inclinados en ángulo entre sí, pueden formar colectivamente múltiples imágenes del objeto en frente.
La imagen de arriba muestra la imagen formada por un espejo plano. Como se ha dicho anteriormente, las características de la imagen formada por el espejo plano se pueden observar muy claramente en la imagen. El tamaño, la distancia, etc. son todos iguales y se forma una imagen virtual, erecta y lateralmente invertida.
La luz reflejada puede volver a reflejarse hasta el momento en que la luz pierde toda su energía.
Por ejemplo, un caleidoscopio demuestra un ejemplo bien conocido de esta declaración. En un caleidoscopio, se colocan dos o más espejos en cierto ángulo entre sí para que las luces reflectantes puedan reflejarse varias veces, y el objeto cuya imagen se va a ver se coloca en un extremo de los espejos. Debido a los reflejos repetidos, podemos ver múltiples imágenes que son muy distintas del objeto. A veces, en las ferias la gente utiliza este truco para mostrar a sus clientes diferentes imágenes de su mano cuando la observa bajo un caleidoscopio. Las personas a menudo usan estas imágenes como una idea para crear nuevos diseños para sus obras de arte, textiles o cualquier otro propósito.
Múltiples Imágenes
Las imágenes múltiples son las imágenes que se forman cuando dos o más de dos espejos se mantienen uno frente al otro y se coloca un objeto entre ellos. Podemos observar el diferente número de imágenes si vamos aumentando el número de espejos colocados inclinados entre sí.
Para calcular el número de imágenes que se forman colocamos los espejos planos inclinados en ángulo entre sí, usando la fórmula
donde, N=número de imágenes formadas
ángulo entre los espejos
El número de imágenes también depende de la posición del objeto.
Si el objeto es asimétrico se pueden ver dos casos:
• Si el valor de 
es par, entonces el número de imágenes viene dado por la fórmula, 
• Si el valor de 
es impar, entonces el número de imágenes viene dado por la fórmula, 
Si el objeto es simétrico entonces solo surge un caso:
• Independientemente de si el valor de es el número de imágenes que se pueden calcular usando la fórmula,
El diagrama anterior muestra múltiples imágenes que están formadas por un espejo plano. Como se indicó anteriormente, el número de imágenes depende del ángulo entre los espejos, por lo que es obligatorio tener alguna inclinación entre los dos espejos o más de dos espejos para que se formen múltiples imágenes.
También podemos observar este fenómeno en algunos museos donde hay muchos tipos diferentes de espejos que dan diferente número de imágenes según su inclinación.
A veces visitando una barbería hemos visto que si tienen un espejo colocado a ambos lados podemos ver las numerosas imágenes si nos fijamos en cualquiera de ellas. Aparte del punto de vista del diseño, también se hace para que después de cortar el pelo, el peluquero nos pueda mostrar el corte de pelo muy fácilmente colocando un espejo en nuestra parte posterior.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Calcula el número de imágenes que se forman cuando los dos espejos planos se mantienen en ángulo recto entre sí.
Responder:
Para calcular el número de imágenes formadas utilizamos la siguiente fórmula,
Dado, θ = 90°
Poniendo el valor en la fórmula obtenemos,
Por lo tanto, N = 4 – 1
Por lo tanto, N = 3
Entonces el número de imágenes formadas es 3.
Pregunta 2: Determine el número de imágenes formadas cuando los dos espejos planos están inclinados en un ángulo de 60^{o}entre sí.
Responder:
Para calcular el número de imágenes formadas utilizamos la siguiente fórmula,
Dado, θ = 60°
Poniendo el valor en la fórmula obtenemos,
Por lo tanto, N = 6 – 1
Por lo tanto, N = 5
Entonces el número de imágenes formadas es 5.
Pregunta 3: Calcula el número de imágenes formadas por un objeto asimétrico si el ángulo entre los espejos es
Responder:
Dado, θ = 40°
Poniendo el valor en la fórmula obtenemos,
que es impar y el objeto es asimétrico
Por lo tanto usaremos,
para calcular el número de imágenes,
Por lo tanto, N = 9
Entonces el número de imágenes formadas es 9.
Pregunta 4: Averigüe la inclinación entre los dos espejos si tenemos 11 imágenes formadas.
Responder:
Para calcular usaremos la siguiente fórmula,
Dado, N=11
Por lo tanto, θ = 30°
Por lo tanto, el ángulo de inclinación es de 30°.
Pregunta 5: Nombre un dispositivo que pueda mostrar múltiples imágenes de los objetos claramente con muchos patrones si los objetos utilizados son canicas de diferentes colores.
Responder:
Kaleidoscope puede mostrar múltiples imágenes de las canicas con muchos patrones hermosos.
Pregunta 6: Escriba dos características de la imagen formada por los espejos planos.
Responder:
Las siguientes son las dos características:
• El tamaño de la imagen es el mismo que el del objeto.
• La distancia de la imagen desde el espejo es la misma que la del objeto.
Pregunta 7: ¿Cuántas leyes de reflexión hay? Expóngalos.
Responder:
Hay dos leyes de reflexión,
• El ángulo de incidencia es siempre igual al ángulo de reflexión.
• El rayo incidente, la normal formada en el punto de incidencia y el rayo reflejado, se encuentran todos en el mismo plano.
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Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA