Equazione, comportamento, grafica di specchi piatti

IL specchi piatti Sono costituiti da superfici piatte e lucidate in cui si riflettono gli oggetti. Il riflesso che si verifica nello specchio si chiama riflesso speculare, poiché le onde luminose che lo colpiscono si riflettono nello stesso senso.

Idealmente, uno specchio perfetto non assorbe alcuna luce e riflette tutta la luce incidente, indipendentemente dalla sua intensità, almeno nella gamma di luce visibile.

Lo specchietto retrovisore automobilistico è un esempio di specchio piatto

Ricordiamo che la luce è un'onda elettromagnetica con un ampio spettro di lunghezze d'onda, di cui una piccola frazione è visibile all'occhio umano. Questo intervallo è compreso tra 400 e 700 nanometri, dove un nanometro è equivalente a 1 × 10^-9 M.

In pratica, gli specchi comuni nel bagno sono tutt'altro che perfetti, anche se servono a fini quotidiani di disposizione personale. Questi specchi sono realizzati in vetro, che aderisce uno strato di metallo lucido sullo sfondo, che funge da superficie speculare.

Oltre a questo, gli specchi sono usati come parte di dispositivi ottici: telescopi, microscopi, polarimetri, specchietti retrovisori per auto, periscopi e persino elementi decorativi.

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Immagine di un oggetto formato nello specchio piatto

Quando due serie di raggi di punti comuni in un oggetto sono riflessi da uno specchio piatto nell'occhio di un osservatore, i raggi riflessi sembrano originare dietro lo specchio, che determina la posizione dell'immagine virtuale.

L'immagine di un oggetto che si forma nello specchio piatto è caratterizzata da:

-Essendo virtuale, cioè è un'immagine di cui non emana la luce, tuttavia l'occhio non percepisce la differenza.

-Ha le stesse dimensioni dell'oggetto.

-Si forma alla stessa distanza, dietro il piano dello specchio, di cui l'oggetto è di fronte.

-Sii un'immagine giusta, vale a dire che il suo orientamento è uguale a quello dell'oggetto, ma con simmetria ipotizzare, Ciò significa che la tua relazione è la stessa tra la mano destra e la mano sinistra.

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Inoltre, l'immagine prodotta dallo specchio può fungere da oggetto per un secondo specchio, come vedremo più avanti. Questo è il principio di Periscope, uno strumento che serve a guardare oggetti che non sono alla stessa altezza degli occhi dell'osservatore.

Equazione

Il riflesso negli specchi piatti è governato da un'equazione molto semplice, chiamata Legge sulla riflessione, Questo è indicato come segue:

L'angolo di incidenza della luce della luce θ_Yo È uguale all'angolo di riflessione θ_R.

Entrambi gli angoli sono sempre misurati prendendo come riferimento normale in superficie, cioè la linea perpendicolare al piano specchio. E inoltre, il raggio incidente, il raggio riflesso e la linea normale sono sullo stesso piano.

Espressioni matematiche per lo specchio piatto

In modo matematico l'equazione è scritta:

θ_Yo= θ_R

Quando i raggi paralleli influenzano la superficie dello specchio, i raggi riflessi sono anche. Allo stesso modo, qualsiasi specchio normale è parallelo a un'altra normale.

Di conseguenza, come vedremo di seguito, la distanza alla quale si trova l'oggetto rispetto alla superficie dello specchio D_Yo, È lo stesso a cui l'immagine è formata sul lato opposto D_O.

Perciò:

|D_Yo | = |D_O|

Le barre del valore assoluto vengono posizionate, poiché per convenzione la distanza dell'immagine virtuale allo specchio viene presa negativa, mentre la distanza tra l'oggetto e lo specchio è positiva.

Comportamento

Vediamo come si comporta lo specchio piatto davanti a una fonte puntuale, come fiamma di una candela in fiamme. Nella figura inferiore vengono disegnati due raggi, lampo 1 che è diretto direttamente verso lo specchio e si riflette nella stessa direzione, e Lightning 2, che colpisce obliquamente, con l'angolo θ_Yo E si riflette con l'angolo θ_R.

Può servirti: Faraday Legge: formula, unità, esperimenti, esercizio fisico,Formazione dell'immagine di un oggetto esteso in uno specchio piatto. Fonte: Bauer, W.

Inoltre, il Asse ottico, Questo è definito normale al piano specchio. Poiché lo specchio è piatto, molti normali possono essere disegnati da esso, a differenza dello specchio sferico, in cui viene disegnato un asse ottico unico.

Prolungare i raggi con colpi discontinui, vediamo che si intersecano nel punto P ', dietro lo specchio.  Da quel punto, a distanza D_O, Dallo specchio, l'occhio dell'osservatore interpreta l'immagine della fiamma.

Lo specchio riflette anche il resto della candela, un ampio oggetto di dimensioni finite. Ad ogni punto corrisponde a un punto nell'immagine, essendo quindi determinato due rettangoli congruenti, la cui altezza comune è H = H ', L'altezza della candela.

In questo modo, l'immagine ha la stessa altezza dell'oggetto reale e lo stesso orientamento. E si può anche vedere che l'oggetto e la sua immagine mantengono una relazione identica che i palmi aperti delle mani quando sono visti davanti.

Combinazioni di specchi

Come abbiamo detto all'inizio, un'immagine di uno specchio può servire come oggetto per produrre una seconda immagine in un altro specchio.

Essere l'oggetto p, la cui immagine p₁'È formato nello specchio 1. L'oggetto P si riflette anche nello specchio 2 e forma un'altra immagine, chiamata P₂'.

Inoltre p₁'Serve come oggetto per lo specchio 2 per formare un'immagine p₃'Nel punto indicato nella figura seguente.

Combinazione di specchi. Fonte: Sears, F. Fisica universitaria.

Anche p₂'può fare in modo che lo specchio 1 formi la sua immagine nello stesso luogo di p₃'. Bene, questo principio interessante è il fondamento della formazione di immagini nei telescopi di rifrazione, ad esempio.

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Il periscope

Il periscopio viene solitamente usato per osservare gli oggetti sulla superficie dell'acqua da una posizione sommersa, e in generale per vedere oggetti che si trovano ad un'altezza che si trova al di sopra dell'osservatore.

In questo modo puoi contemplare eventi sopra le teste di una folla. Ci sono anche binocoli che hanno la possibilità di aggiungere periscopios.

Un semplice periscopio è costituito da due specchi piatti inclinati 45º rispetto al verticale e assemblato all'interno di un tubo.

Schema di un semplice periscopio. Fonte: f. Zapata.

La figura mostra che la luce del fulmine influisce su un angolo di 45º rispetto allo specchio superiore, essendo deviato di 90º e diretto allo specchio inferiore, essendo deviato di nuovo 90º per raggiungere l'occhio dell'osservatore.

Grafici

I grafici sono costituiti dal layout dei raggi per mostrare la formazione di immagini. Se specifici o estesi, per individuare l'immagine nello specchio, è sufficiente disegnare due raggi che provengono dal punto in questione.

Nella figura superiore vengono disegnati due raggi per determinare il luogo in cui si forma l'immagine della fiamma, una che colpisce perpendicolarmente lo specchio e un altro con angolo. Entrambi sono conformi alla legge sulla riflessione. Quindi le rispettive riflessi sono state estese e il punto in cui si uniscono corrisponde al punto in cui è formata l'immagine.

Riferimenti

1. Bauer, w. 2011. Fisica per ingegneria e scienze. Volume 1. Mc Graw Hill.
2. Giambattista, a. 2010. Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
3. Cavaliere, r.  2017. Fisica per scienziati e ingegneria: un approccio strategico.  Pearson.
4. Rex, a. 2011. Fondamenti di fisica. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 °. Ed. Volume 2.