3. Espejos. Espejo plano

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Un espejo es una superficie pulida y opaca en la que al incidir los rayos de luz se reflejan siguiendo las leyes de la reflexión.

Imagen 20. Cgs Creative Commons

Una característica esencial de los espejos es que las posiciones de los objetos reflejados siempre son diferentes a las que ocupan realmente.

Los espejos modernos están formados habitualmente por una fina capa de metal pulido que, en el caso de uso doméstico y por protección, se sitúa bajo una placa de vidrio.

En el caso de espejos pertenecientes a instrumentos ópticos muchas veces no presentan lámina de vidrio exterior sino una capa posterior de vidrio u otro material mecánicamente estable que dé soporte a la capa metálica.

A la imagen devuelta por un espejo se la denomina imagen especular.


Imagen 21. M.Reis Creative Commons

Los elementos fundamentales de un espejo son similares a los ya vistos para un dioptrio, al igual que el convenio de signos aplicado. De hecho, la única diferencia con el dioptrio es que en un espejo rigen las leyes de la reflexión mientras que en un dioptrio lo hacen las de la refracción.

El caso más simple de espejo es el espejo plano. En él la superficie del espejo es plana y la imagen reflejada depende tanto de la posición del observador como del objeto.

Fíjate en el siguiente applet; en él puedes simular la reflexión de los rayos de luz en un espejo plano. Colocando el cursor sobre la cara puedes observar los rayos emitidos y reflejados, comprobando la formación de la imagen reflejada.

Además puedes mover la imagen donde desees y comprobar cómo también lo hace su reflejo. Por último, si mueves el ratón mientras mantienes el botón izquierdo pulsado, es posible dibujar lo que desees y comprobar su imagen reflejada mientras se muestran los rayos luminosos.

Juega por el applet e intenta responder a la siguiente pregunta: ¿Cómo es la imagen reflejada en un espejo plano?


Animación 1. National Taiwan Normal University Fu-Kwun Hwang. Permiso uso educativo


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Imagen 22. JBrooks Creative Commons

La imagen reflejada de un objeto situado frente a un espejo plano presenta las siguientes características:

1) Es virtual, pues al ser divergentes los rayos reflejados la imagen reflejada se obtiene prolongando las direcciones de estos rayos hasta que coinciden. No se forma sobre ninguna superficie sino que se ve como si estuviera dentro del espejo

2) El tamaño de la imagen es similar al del objeto original.

3) La imagen es derecha pues conserva la misma orientación que el objeto pero presenta inversión lateral ya que los lados derecho e izquierdo se invierten. Puedes observarlo en la imagen adjunta, donde el reflejo de una mano izquierda da lugar en la imagen a una mano derecha.

4) La imagen es simétrica pues se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto.


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¿Por qué un espejo plano invierte izquierda y derecha pero no arriba y abajo?


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¿Por qué para hacerse una foto a sí mismo en el espejo es necesario enfocar a una distancia doble de la que nos separa del espejo?

Imagen 23. JMilan Creative Commons

En el punto 3.2 estudiarás con mayor detalle la formación de imágenes en un espejo plano. Pero ahora, en primer lugar, verás el desarrollo teórico que permitirá, al igual que hicimos con el dioptrio, encontrar la ecuación general de los espejos.

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El "Rayo de Arquímedes"

Cuenta la leyenda que en la defensa de la ciudad de Siracusa ante los romanos, Arquímedes utilizó un conjunto de espejos cóncavos de gran tamaño para concentrar en su foco los rayos solares y quemar los barcos de la flota invasora. A dicho tipo de espejos se les denomina ustorios, nombre derivado del latín ustoris, que significa "el que quema".

Hay constancia histórica de la defensa de Siracusa en el año 213 antes de Cristo pero, las referencias que existen sobre este ingenio de Arquímedes son muy posteriores, lo que hace pensar que se trata de un mito, pues además ningún historiador de la época lo cita, resultando extraño que semejante proeza pasara inadvertida a todos ellos.

Imagen 24. Artmechanic Dominio público

Posteriormente Descartes afirmó que jamás había ocurrido aquella defensa de Siracusa y que quemar un barco a distancia utilizando los espejos ustorios era materialmente imposible, pero fue rebatido por G. Leclerc que, aprovechando su posición como director de Le Jardin du Roi en Paris (actual Museo de Historia Natural), instaló un gigantesco espejo ustorio compuesto de alrededor de 150 espejos cóncavos consiguiendo que ardiera una madera situada a una distancia de más de 50 metros.

Actualmente se utilizan espejos de este tipo para producir energía, como en el horno solar de Almería, del que puedes tener más información en este enlace.