Diagrama de espejos

¿Qué es un espejo?

Cuando la luz llega a una superficie, una parte se refleja y otra se absorbe. Los espejos son excelentes reflectores. Casi toda la luz que incide en el espejo rebota, y solo una pequeña parte es absorbida.

Espejos planos y espejos esféricos

Los espejos pueden clasificarse en función de su curvatura. Si el radio de curvatura es cero, se llama espejo plano. Estos son los espejos que se ven más comúnmente en los hogares y salones de belleza. En un espejo plano, las proporciones de la imagen y el objeto son siempre las mismas.

Sin embargo, ¡los espejos también pueden ser curvos! Esta categoría se llama espejos esféricos que, a su vez, se dividen en cóncavos y convexos. Es interesante, porque tienen aplicaciones muy comunes. La próxima vez que los veas en algún sitio, asegúrate de comprobar cómo nos ayudan a ver el mundo que nos rodea.

Espejo cóncavo

Fig. 1: Los espejos cóncavos se emplean como reflectores en los vehículos.

Veamos cómo se utilizan en nuestra vida cotidiana: los espejos cóncavos se usan dentro de las linternas, como reflectores, para concentrar toda la luz en una sola dirección. Estos rayos reflejados tienen una gran intensidad y pueden recorrer largas distancias antes de desvanecerse.

Los espejos cóncavos, también, se emplean en los espejos dentales, ya que producen una imagen ampliada del interior de la boca.

Fig. 2. Espejos cóncavos utilizados para la ampliación en odontología.

Espejo convexo

Hay otro tipo de espejo esférico, que es el contrario del espejo cóncavo.

Fig. 3: Los espejos convexos nos permiten ver en un rango mucho más amplio.

Imagina una semiesfera, cuya superficie exterior es un espejo. Estos espejos permiten ver en un rango más amplio que el que ofrece un espejo plano.

Fig. 4:Los espejos convexos se usan en las tiendas o en la calle para poder observar todo el sitio.

Es posible que haya visto los grandes espejos convexos que se utilizan en los grandes almacenes. Estos espejos convexos tienen un mayor campo de visión que los espejos planos y cóncavos; producen una imagen que cubre un área mayor. Se colocan en las esquinas ciegas, para ayudar a la gente a no chocar entre sí, ya que proporcionan una visión del otro lado.

Fig. 5: El espejo convexo se utiliza en los retrovisores laterales de un vehículo.

También se utilizan en los retrovisores laterales de los vehículos. Posiblemente, has observado la advertencia "Los objetos en el espejo pueden parecer más cercanos de lo que están". Como ya sabemos, los espejos convexos se emplean en los automóviles, porque proporcionan una imagen vertical y un campo de visión más amplio, debido a su diseño curvado hacia fuera; pero, por la misma propiedad, la distancia de la imagen parecerá menor que en la realidad.

Tipos de imágenes

Podemos representar un espejo plano dibujando diagramas de rayos. Estos diagramas nos ayudan a predecir el tipo de imagen que forma un espejo. Hay dos tipos de imágenes: imágenes reales e imágenes virtuales. Veamos las definiciones de estos tipos de imágenes y algunos ejemplos de formación de imágenes por espejos, utilizando los diagramas de rayos.

Una imagen real puede proyectarse en una pantalla. Esta propiedad no se observa en los espejos planos, pero es posible en los espejos cóncavos.

Como se muestra arriba, en un diagrama de rayos, cada rayo de luz se representa mediante una línea recta y con una flecha que indica su dirección.

Tal imagen no puede proyectarse en una pantalla. Los espejos planos y convexos siempre producen imágenes virtuales.

Fig. 7: La imagen formada por un espejo plano será siempre virtual, invertida lateralmente y vertical.

También podemos utilizar los diagramas de rayos para determinar la posición de la imagen y su tamaño.

Reflexión de la luz

Los reflejos pueden clasificarse en dos tipos, según la superficie en la que se refleja la luz:

• Cuando la luz incide sobre una superficie lisa y brillante, la reflexión se produce en línea recta y en una sola dirección; esto se denomina reflexión especular.
• Pero, si la luz incide sobre una superficie rugosa e irregular, la reflexión se produce en múltiples direcciones; esto se denomina reflexión difusa.

Veamos un diagrama de un espejo plano que refleja la luz.

Hay muchos términos nuevos que sirven para describir la reflexión de la luz. Veamos cada uno de ellos.

Ley de la reflexión

Existe una relación especial entre el ángulo de incidencia y el de reflexión. Esta relación se describe mediante la ley de la reflexión.

Recuerda que estos ángulos se miden con la normal en el punto donde los rayos se encuentran con el espejo, no con el espejo mismo. Observa la siguiente imagen como referencia.

Fig. 10: La forma correcta de medir los ángulos de reflexión e incidencia es usando la normal.

Usos del espejo

Para resaltar la importancia de los espejos, consideremos ahora un conjunto particular de ellos que es extremadamente útil: un espejo en forma de L. A continuación, se muestra un diagrama para este tipo de espejo:

Fig. 11: El diagrama de rayos para un espejo en forma de L muestra cómo un rayo se refleja de vuelta, paralelo al rayo incidente.

Observa que hay dos lugares donde se produce la reflexión. Esto hace que el rayo de luz de la fuente se refleje de vuelta en la misma dirección que tenía el rayo cuando entraba. Este fenómeno se denomina retrorreflexión, y funciona independientemente del ángulo de incidencia.

Además, podemos ampliar este montaje, añadiendo un tercer espejo perpendicular a estos dos. El resultado es un espejo con la forma de la esquina de un cubo. En este conjunto tridimensional, cualquier rayo de luz se refleja siempre directamente en su origen.

Otra aplicación importante de los espejos es el telescopio reflector.

En un telescopio reflector, la luz llega a un espejo situado en la parte inferior del telescopio. Se trata de un espejo esférico, que enfoca la luz en el extremo superior. A continuación, es reflejada por un segundo espejo, hasta una posición fuera del telescopio donde el observador puede ver la imagen del objeto lejano ampliada.

Fig. 13: Los telescopios reflectores utilizan un conjunto de espejos para enfocar y ampliar la imagen. En la imagen, podemos ver los rayos de luz (light rays), un espejo pequeño (small mirror), el ocular (eyepiece), la imagen (image) y el espejo u objetivo (mirror/ objective).