Cubo de reflexión múltiple
Objetivo
  • Construir un aparato sencillo para estudiar la reflexión multiple.
  • Observar dicha reflexión en las tres direcciones del espacio.
Introducción
Si miraras al interior de una caja hecha con espejos cuyas caras reflectoras están situadas en su interior. ¿Verías lo mismo que en una caja cualquiera? ¿Sabrías decir que verías?
Materiales
  • 6 espejos cuadrados
  • Celo ancho.
  • Papel celofán de varios colores.
  • Sierra para metales.
Realización práctica
  • Nosotros hemos utilizado 6 espejos ligeramente rectangulares con un marco de plástico grueso y transparente adquiridos en un bazar. De esta forma hemos evitado cortar el vidrio. Estos espejos estaban espejados por las dos caras siendo una de ellas de aumento.
  • Eliminamos el soporte de los espejos y cortamos sus soportes con una pequeña sierra para metales.
  • Cortamos un trozo triangular del marco de plástico en tres de los espejos y limanos las rebabas.
  • Unimos los espejos con la cara reflectante normal hacia el interior con el celo ancho
  • Pegamos papel celofan de distintod colores en las aristas del cubo.
Cubo de espejos construido
Precauciones

La precaución que hay que tomar es la corespondiente al manejo de herramientas cortantes a la hora de realizar los cortes en los marcos de los espejos.

Como los espejos tienen dos caras espejadas hay que montar primero el cubo sin pegarlo con los espejos normales en el interior para realizar las marcas correspondientes a los cortes correctos.

Explicación científica
Fotografía tomada del interior del cubo

La reflexión luminosa es un fenómeno en virtud del cual la luz al incidir sobre la superficie de los cuerpos cambia de dirección, invirtiéndose el sentido de su propagación.

Sobre la base de las observaciones antiguas se establecieron las leyes que rigen el comportamiento de la luz en la reflexión regular o especular. Se denominan genéricamente leyes de la reflexión

1.ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran sobre un mismo plano.

2.ª Ley. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Todos los aparatos ópticos, desde el más sencillo espejo plano al más complicado telescopio, proporcionan imágenes más o menos modificadas de los objetos.

Conforme se deduce de las leyes de la reflexión, la imagen de un punto objeto respecto de un espejo plano estará situada al otro lado de la superficie reflectora a igual distancia de ella que el punto objeto. Además la línea que une el punto objeto con su imagen es perpendicular al espejo. Es decir, los dos puntos son simétricos respecto del espejo; si se repite este procedimiento de construcción para cualquier objeto punto por punto, se tiene la imagen simétrica del objeto respecto del plano del espejo. Dicha imagen está formada, no por los propios rayos, sino por sus prolongaciones. En casos como éste se dice que la imagen es virtual. Sin embargo, la reflexión en el espejo plano no invierte la posición del objeto. Se trata entonces de una imagen directa. En resumen, la imagen formada en un espejo plano es virtual, directa y de igual tamaño que el objeto.

Dos espejos enfrentados irían reflejando cada uno la correspondiente imagen del otro obteniéndose infinitas imágenes. Esto mismo hace el cubo de espejos en las tres direcciones del espacio.

Curiosidades y otras cosas

El cubo de espejos puede tener otras aplicaciones interesantes sobre todo de visualización de algunos conceptos:

  • Estudio y visualización del concepto de infinito
  • Estudio y visualización del concepto de celdilla unidad en un cristal y generación del mismo por repetición ordenada de dicha celdilla.

Un espejo plano consiste en una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior). Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.

Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás y no frente a éste ni en la superficie. (Ojo, es un error frecuente el pensar que la imagen la vemos en la superficie del espejo). El ojo recoge los rayos que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina. El ojo identifica la posición que ocupa un objeto como el lugar donde convergen las prolongaciones del haz de rayos divergentes que le llegan. Esas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto. En ese punto se forma la imagen virtual del objeto, una copia del objeto "que parece estar" detrás del espejo. El sistema óptico del ojo es el que recoge los rayos divergentes del espejo y el cerebro interpreta como procedentes de detrás del espejo (justo donde se cortan sus prolongaciones). La imagen formada es:

  • simétrica, porque aparentemente está a la misma distancia del espejo
  • virtual, porque se ve como si estuviera dentro del espejo, no se puede formar sobre una pantalla pero puede ser vista cuando la enfocamos con los ojos.
  • del mismo tamaño que el objeto.
  • derecha, porque conserva la misma orientación que el objeto.

Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, parte de la luz se refleja y parte entra en el cuerpo donde puede ser absorbida o transmitida, absorbiéndose siempre una parte de ella mientras lo atraviesa. La luz reflejada cumple las leyes de la reflexión. La cantidad de luz reflejada por un cuerpo depende de:

  • La naturaleza de la superficie (composición, estructura, densidad, color, entre otras)
  • La textura de la superficie (plana, rugosa, regular, irregular, opaca, pulida , etc.)
  • La longitud de onda de la luz, y de si está o no polarizada.
  • El ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie.

La reflexión de la luz se puede realizar de dos maneras: reflexión irregular o difusa y reflexión regular o especular. La reflexión regular tiene lugar cuando la superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una lámina metálica pulimentada reflejan ordenadamente un haz de rayos conservando la forma del haz. La reflexión difusa se da sobre los cuerpos de superficies más o menos rugosas. En ellas un haz paralelo, al reflejarse, se dispersa orientándose los rayos en direcciones diferentes. Ésta es la razón por la que un espejo es capaz de reflejar la imagen de otro objeto en tanto que una piedra, por ejemplo, sólo refleja su propia imagen.

Los primeros espejos se hicieron puliendo superficies metálicas (plata) una vez que los pueblos antiguos lograron dominar la metalurgia. Los espejos corrientes son placas de vidrio plateadas. Para construir un espejo se limpia muy bien un vidrio y sobre él se deposita plata metálica por reducción del ión plata contenido en una disolución amoniacal de nitrato de plata. Después se cubre esta capa de plata con una capa de pintura protectora. El espejo puede estar plateado por la cara anterior o por la posterior, aunque lo normal es que esté plateada la posterior y la anterior protegida por pintura. La parte superior es de vidrio, material muy inalterable frente a todo menos al impacto.

En los telescopios la capa de vidrio influiría en la imagen y la capa plateada del espejo está depositada en la capa anterior, sobre el vidrio y no detrás de él.

Bibliografía

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