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Formación de imágenes en espejos cóncavos

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Transcript of Formación de imágenes en espejos cóncavos

TEORÍAS
Se considera a la luz como un fenómeno electromagnético, por lo tanto está constituida por partículas electromagnéticas denominadas “fotones” que se desplazan a través del espacio a una velocidad constante, siguiendo trayectorias rectilíneas, con un movimiento ondulatorio y propagándose en el vacío, en el aire y a través de todos los cuerpos transparentes como el agua y el vidrio.

Holograma
Gustav Robert Kirchhoff y Robert Wilhelm Bunsen
UNIDAD VI: ÓPTICA
Formación de imágenes en espejos cóncavos
Reflexión total y ángulo límite
Formación de imágenes en lentes convergentes
Formación de imágenes en espejos cóncavos
Materiales
Reflexión total y ángulo límite
Materiales
Formación de imágenes en lentes convergentes
Materiales
* Un espejo cóncavo.

* Una pantalla.

* Una cinta métrica

* Una bombilla eléctrica.

* Una extensión eléctrica.

* Un socket.
* Determina la longitud focal del espejo cóncavo.

* Mide la altura de la bombilla eléctrica (sin considerar la rosca).

* Coloca el objeto (bombilla eléctrica) en las siguientes posiciones:

* Caso I. Más allá del centro de curvatura.

* Caso II. En el centro de curvatura.

* Caso III. Entre el centro de curvatura y el foco.

* Caso IV. En el foco.

* Caso V. Entre el foco y el vértice del espejo.

* Para cada caso, observa las características de la imagen formada en la pantalla y analice sus características.

* Con la altura de la bombilla (tamaño del objeto), determina analíticamente las características de la imagen formada por el espejo cóncavo.

* Utiliza la Tabla 1 para registrar la posición del objeto y de la imagen, así como las características observadas.
Procedimiento
* Una pecera de 28 cm x 10 cm x 21cm.

* Un apuntador Laser.

* Un transportador.

* Sal de cocina.

* Una vara de incienso.

* Una hoja blanca tamaño carta.
Procedimiento
* En una hoja de papel tamaño carta dibuja líneas desde 0o hasta 90º, en intervalos de 5º. Utiliza una de las esquinas como origen del sistema coordenado.

* Coloca la hoja de papel, previamente graduada, en la cara posterior de la pecera.

* Vierte agua hasta la mitad de la pecera y coloque un poco de sal molida y agite.

* Utiliza la varita de incienso para colocar un poco de humo dentro de la pecera.

* Coloca la tapa para evitar la salida del humo. Apoya el puntero laser en la esquina inferior de la pecera (justo en el origen del sistema de referencia).

* Proyecta el rayo de luz a cada 5º (justo en cada una de las líneas dibujadas sobre la hoja de papel).

* Anota tus observaciones.
* Una lente convergente.

* Una pantalla.

* Una cinta métrica.

* Una bombilla eléctrica.

* Una extensión eléctrica.

* Un socket.
* Determina la longitud focal de la lente convergente.

* Mide la altura de la bombilla eléctrica (sin considerar la rosca).

* Coloca el objeto (bombilla eléctrica) en las siguientes posiciones:

* Caso I. Más allá de 2f.

* Caso II. En 2f.

* Caso III. Entre 2f y f.

* Caso IV. En f.

* Caso V. Entre f y el centro geométrico de la lente.

* Para cada caso, observa las características de la imagen formada en la pantalla y analiza sus características.

* Con la altura de la bombilla (tamaño del objeto), determina analíticamente las características de la imagen formada por la lente.

* Utiliza la Tabla 2 para registrar la posición del objeto y de la imagen, así como las características observadas.
Procedimiento
Formación de imágenes en lentes convergentes
Características de las imágenes formadas por una lente divergente.
Encontrar la distancia focal de una lente divergente.
Propiedad de refractar y converger los rayos de luz paralelos al eje focal en un punto situado al otro lado del lente llamado foco real.
Reflexión total y ángulo límite
Fenómenos a estudiar
Formación de imágenes en espejos cóncavos
Espejos parabólicos: espejo cóncavo.
Características de las imágenes formadas por los espejos cóncavos.
Longitud focal de un espejo cóncavo. Punto en el que convergen los rayos.
Reflexión de la luz.
Reflexión total en dos medios diferentes.
Ángulo límite.
Refracción de la luz al pasar de un medio a otro.
¿En qué situaciones un rayo es reflejado?
Análisis de resultados
Formación de imágenes en espejos cóncavos
Utilizando los tres rayos de luz principales en la formación de imágenes en espejos esféricos, dibuja a escala cada uno de los casos observados:

Reflexión total y ángulo límite
¿Qué efecto tiene agregar sal y humo en la actividad experimental?

¿Cuál es el ángulo crítico observado?

¿Cuál es el ángulo crítico teórico?

¿Coinciden ambos resultados? Si no es así explique la diferencia entre ambos valores.

Formación de imágenes en lentes convergentes
Utilizando los tres rayos de luz principales en la formación de imágenes en lentes convergentes, dibuje a escala cada uno de los casos observados:

Utilice la ecuación de las lentes para determinar las características de la imagen formada en cada caso.

¿Coinciden los resultados obtenidos experimentalmente con la solución analítica? Justifica tu respuesta.

En caso de no coincidir los resultados experimentales con la solución analítica ¿Menciona al menos un los factores que influyen en el experimento?

¿Es posible determinar el índice de refracción del material con que se construyó la lente?
Conclusiones
Formación de imágenes en espejos cóncavos
En esta práctica no se logró determinar la longitud focal de un espejo cóncavo, pues los resultados obtenidos en la experimentación no fueron los adecuados debido a los errores en la medición, sin embargo de pudo analizar las características de las imágenes formadas por los espejos cóncavos en sus casos posibles al colocar el objeto en diferentes distancias del foco y el centro.
Formación de imágenes en lentes convergentes
¿Cómo está construido un telescopio?

Reflexión total y ángulo límite
¿Qué aplicaciones tiene la determinación del índice de refracción de los materiales?


CONCEPTOS RELACIONADOS
Formación de imágenes en espejos cóncavos.
Reflexión de la luz:
cambio brusco que experimentan en su dirección los rayos luminosos que chocan contra una superficie.
http://cienciaexplicada.com/la-reflexion-de-la-luz.html
Leyes de la reflexión:
1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado. 2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/reflex_Refrac/Reflexion.htm
Imagen real:
Si la luz que procede de un objeto después de sufrir cambios de dirección se junta en un punto del espacio.
https://sites.google.com/site/fisica2palacios/home/optica/5-imagenes-reales-e-imagenes-virtuales
Imagen virtual:
Si la luz que proviene de cada punto del objeto no se junta en un punto sino en una zona del espacio.
https://sites.google.com/site/fisica2palacios/home/optica/5-imagenes-reales-e-imagenes-virtuales
Casos y características de la imagen formada en un espejo cóncavo:
-Si el objeto está antes del centro de curvatura, La imagen se ve invertida,es de menor tamaño y es real
-Si el objeto está ubicado en el centro de curvatura, La imagen formada es del mismo tamaño del objeto, es real, pero está invertida.
-Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco,La imagen es más grande que el objeto, es real pero está invertida
-Si el objeto se encuentra ubicado en el foco,No se produce imagen.
-Si un objeto se encuentra entre el foco y el vértice, Su imagen es el doble de tamaño y es una imagen virtual
http://estudiantesdefisica.blogspot.es/1248393540/espejo-c-ncavo/
REFLEXIÓN TOTAL Y ÁNGULO LÍMITE
Refracción de la luz:
cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza.
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/39/refraccion.htm
Leyes de la refracción:
1.ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano. 2.ª Ley. (ley de Snell) Los senos de los ángulos de incidencia e1 y de refracción e2 son directamente proporcionales a las velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectivos medios.
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/39/refraccion.htm
Reflexión total interna
:fenómeno que se produce cuando un rayo de luz atravesando un medio de índice de refracción n más grande que el índice de refracción en el que éste se encuentra se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.
http://topicosdefisicaunidad4optica.wikispaces.com/Reflexi%C3%B3n+interna+total.+Fibra+%C3%B3ptica.
Ángulo crítico:
De acuerdo con el ángulo del rayo incidente, en un momento dado no refracta, sino que va paralela a la frontera de los medios.
http://www.physicstutorials.org/pt/es/67-%C3%81ngulo_cr%C3%ADtico_y_la_reflexi%C3%B3n_total
Índice de Refracción:
Se define el índice de refracción como la velocidad de la luz en el vacío, dividido por la velocidad de la luz en el medio
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/geoopt/refr.html
Ley de Snell:
es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz con índice de refracción distinto.
http://telsystemti.wordpress.com/ley-de-snell/
Lente y tipos de lentes:
es un elemento óptico transparente, fabricado con vidrio, cristal o plástico, que refracta la luz para formar una imagen. Una lente puede tener superficies cóncavas o convexas
Formación de imágenes en lentes convergentes
http://www.astroyciencia.com/2011/09/18/que-es-una-lente-y-tipos-de-lentes/
Foco Real
:Foco de un espejo o una lente.
http://enciclopedia_universal.esacademic.com/218487/foco_real
Foco Virtual:
Punto en que concurren las prolongaciones de los rayos luminosos reflejados por un espejo convexo o refractados por una lente cóncava.:
http://enciclopedia_universal.esacademic.com/218488/foco_virtual
Rayos Principales:
Un rayo desde la parte superior del objeto, paralelo a la línea central que a su vez es perpendicular a la lente.; Un rayo a través del centro de la lente que se dibujará sin desviarse; Un rayo a través del punto focal principal en el lado cercano de la lente.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/geoopt/raydiag.html
Casos de imagen formada en una lente convergente:
Si el objeto está situado entre 2F y el infinito (menos infinito), la imagen estará entre F' y 2F' y será invertida, real y más pequeña.
-Si el objeto está situado en 2f, la imagen estará en 2 F', y será igual, invertida y real.
-Si el objeto está situado entre 2F y F, la imagen estará situada más allá de 2 F' y será mayor, invertida y real.
-Si el objeto está situado en F la imagen no se forma (se formaría en el infinito)
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/lentes/LentesTipoFormIma.htm
La luz es la porción visible de la energía radiante

LONGITUD DE ONDA.
Es la distancia que existe entre dos crestas o dos valles sucesivos de la onda luminosa.Las diferentes longitudes de onda de la luz son percibidas como colores. Esto significa que cada color observado por el ojo humano o captado por el material fotográfico sensible se debe a la estimulación por una determinada longitud de onda del haz luminoso.
Según la ley de Snell, los diversos colores de la luz son refractados y desviados en distinto grado.
Esta propiedad por la que las ondas luminosas de diferente longitud, integrantes de un haz de luz blanca, se desplazan a diferente velocidad en un cuerpo transparente y experimentan desviaciones en su recorrido en diferentes grados de desviación se denomina dispersión o descomposición de la luz.

http://www.facmed.unam.mx/deptos/biocetis/PDF/Portal%20de%20Recursos%20en%20Linea/Apuntes/1_optica.pdf
-¿Coinciden los resultados obtenidos experimentalmente con la solución gráfica y analítica? Justifica tu respuesta.
-En caso de no coincidir los resultados experimentales con la solución analítica ¿Cuáles son los factores que influyen en el experimento?
Caso1: el objeto está colocado antes del centro.La imagen es más pequeña, real e invertida.
caso 2:El objeto se encuentra en el centro. La imagen es real, invertida y del mismo tamaño que el objeto.
¿Qué aplicación tienen los espejos esféricos en la vida real? Menciona al menos tres ejemplos.
Caso 3:El objeto está entre el centro y el foco. imagen es mayor, invertida y real.
Caso 4: El objeto está justo en el foco. No hay imagen
Caso 5:el objeto está adelante del foco. La imagen es virtual, derecha y de mayor tamaño.
Desarrollaron la espectroscopía, a mediados del siglo XIX. La espectroscopía se basa en
que los elementos químicos al calentarse emiten cierta luz, la cual al pasarse por un
prisma se descompone en un conjunto característico de líneas de colores denominado
espectro.

En cierta ocasión mientras observaban, desde unos 80 km de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron la explicación. Lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones.
Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las estrellas analizando la luz que recibimos de ellas.
Después de varias semanas de intenso trabajo dieron a conocer sus resultados : el Sol está formado por substancias como las que hay en la Tierra.
Se representan el espectro de la luz solar (I) y el de los elementos potasio (II), sodio (III), cesio (IV) y rubidio (V). Estos dos últimos elementos fueron descubiertos por Bunsen y Kirchhoff mediante el análisis de sus espectros.
Los resultados obtenidos por ambos métodos no coinciden pues de manera gráfica los datos son aproximados pero mayores a los analíticos y de acuerdo con Carl Friedrich Gauss, descubridor de la fórmula para espejos esféricos,deben tener una gran relación en sus resultados .
Un factor que influyó para que no se obtuvieran los mismos resultados es que las distancias a la que se colocó el objeto eran muy cortas lo que hacia muy difícil observarlas, es por esto que las medidas no fueron las correctas, otro factor es que no se tomo en cuenta el signo correcto de acuerdo a la posición del objeto.
-Se aplica en linternas, en ellas se ubica la bombilla en el foco para que la luz se refleje paralelamente.

-Los telescopios refractores utilizan este tipo de espejos para concentrar la luz en una lente pequeña.
-En faroles para carros, de igual forma se utiliza para que la luz refleja paralela.
Laura Leticia López Mendoza
Laura Leticia López Mendoza
Elaborado por:Laura Leticia López Mendoza
Es una fotografía hecha con luz láser e impresa en una placa o una película sensible que tiene la peculiaridad de producir los objetos en relieve. La imagen parece suspendida en el espacio. Y si mueves el holograma, ves la imagen desde una perspectiva diferente, igual que ocurre cuando te mueves delante de un objeto real. Tan convincentes son que parece que se pueden coger con la mano.

CÓMO FUNCIONA EL HOLOGRAMA
Las cosas se ven porque "reflejan" la luz hacia los ojos, que la detectan. El realismo del holograma se debe a que constituye un registro exacto de las ondas luminosas reflejadas por el objeto. Cuando la imagen se reconstruye, refleja la luz exactamente igual que el objeto original, lo que da al holograma una sensación muy convincente de realidad. La luz procedente del holograma que perciben los ojos es la misma que la que percibirían ante el objeto real.

La holografía es una nueva técnica de grabación, almacenamiento y recuperación de información óptica, información producida por ondas de luz.
El “Cheoptics 360” es un proyector holográfico formado por una pirámide invertida capaz de generar imágenes tridimensionales dentro de su espacio de proyección, haciendo que la imagen proyectada se vea totalmente en 3D desde cualquiera de los ángulos desde los que la miremos.
El “Heliodisplay” modifica el aire sobre su proyector para crear una imagen de cierta calidad de unas 27 pulgadas. Como comentan en “FayerWayer” la gran novedad es que el sistema no requiere de medios alternativos para proyectar la imagen, como humo o agua, y puede ser usado en cualquier entorno sin instalaciones adicionales.
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