Espejos Cóncavos y Convexos
Diagrama de rayos: Espejo cóncavo
Si la superficie de un espejo que refleja la luz es la que se encuentra curvada hacia “adentro”, este recibe el nombre de cóncavo o convergente. Esto se debe a que los rayos reflejados en un espejo cóncavo convergen en el foco cuando viajan en forma paralela al eje principal, tal como se muestra en la siguiente imagen.
En este caso, la imagen formada posee las siguientes características: es más pequeña que el objeto, se encuentra invertida, es real y se ubica entre C y F.
Diagrama de rayos: Espejo convexo
Los espejos convexos sólo producen imágenes virtuales y derechas de un objeto que se encuentra frente a ellos. Las imágenes son disminuidas, o sea, más pequeñas que el objeto en tamaño.
Imagen virtual: Son aquellas que se observan en el interior de un espejo, una lente, etc., en el punto donde se encuentran las prolongaciones de los rayos luminosos divergentes que llegan al ojo del observador.
Si la superficie de un espejo que refleja la luz es la que se encuentra curvada hacia “afuera”, este recibe el nombre de convexo o divergente. Esto se debe a que los rayos reflejados en un espejo convexo divergen como si vinieran desde el foco cuando viajan en forma paralela al eje principal, tal como se muestra en la imagen del costado.
Características de la refracción de la luz
La refracción de la luz ha sido explicada por los físicos como el fenómeno por el cual los rayos de luz experimentan un cambio en la dirección de su propagación cuando cambian de un medio a otro, ya que su rapidez es distinta en cada medio.
La “torcedura” de una bombilla dentro de un vaso con agua es evidencia de este fenómeno, el mismo que observaron diferentes investigadores, siglos atrás, cuando descubrieron la “curvatura” de la luz al atravesar cuencos llenos de agua.
En el año 984, el persa Ibn Sahl descubrió una manera de determinar los ángulos de refracción utilizando lo que actualmente conocemos como ley de Snell. Si bien esta ley fue formulada de manera independiente por varios investigadores en diferentes épocas, su descubrimiento se le atribuye al astrónomo Willebrord Snel, también conocido como Snellius, quien la publicó en 1621.
Esta expresión nos permite determinar el cambio de rapidez que experimenta la luz cuando cambia de medio:
- Índice de refracción mayor (Imagen A): La luz ve reducida su rapidez, lo que provoca que el rayo se acerque a la normal.
- Índice de refracción menor (Imagen B): La luz verá aumentada su rapidez y se alejará de la normal.
Formación de imágenes con lentes
Habitualmente, llamamos lente al instrumento que utilizan las personas para subsanar ciertos problemas en su visión. Sin embargo, esta es solo una de las tantas aplicaciones de las lentes.
La lupa es un ejemplo de lente convergente. En general, las lentes han sido clasificadas en dos grupos según la curvatura que posean: lentes convergentes y lentes divergentes, las cuales forman imágenes características dependiendo de la ubicación a la que se encuentre el objeto.
Lentes divergentes
Las lentes divergentes se caracterizan por ser más delgadas en su centro que en los bordes. Debido a esto, tienden a dispersar los rayos de luz que inciden sobre ellas. Así, cuando los rayos inciden sobre una lente divergente, se refractan separándose unos de otros. En este caso, la luz se refracta de forma tal que parece provenir del foco.
IMPORTANTE
Las imágenes reales son aquellas que se forman por intersección de rayos luminosos que emergen del sistema óptico, mientras que las imágenes virtuales son aquellas que se forman por intersección de las prolongaciones hacia atrás de los rayos emergentes.
Aplicaciones e instrumentos ópticos
Gracias a las leyes de la refracción podemos inferir que, cuando un rayo de luz pasa a un medio con mayor índice de refracción, se acerca a la normal; por el contrario, cuando pasa a un medio con un índice de refracción menor, se aleja de la normal.
Fibra óptica
Una de las aplicaciones más importantes del conocimiento que se tiene sobre la reflexión interna total es la fibra óptica. Esta consiste en un tubo formado por dos capas: la interior es un cristal con índice de refracción muy alto; la exterior es un plástico de índice de refracción menor. En consecuencia, cada vez que la onda llega a la superficie de separación de ambos medios, se produce una reflexión interna total.
Instrumentos ópticos
La invención de las lentes dio inicio a una verdadera revolución científica. Ciencias como la astronomía, la biología y la medicina deben parte de su desarrollo a la invención de los instrumentos ópticos, que constituyen el principal uso de las lentes.