El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 31 (Junio-2005)

Espejos parabólicos (RC-83)


A. Cañamero


¿Qué es un espejo?

Un espejo es toda superficie lisa y pulimentada capaz de reflejar los rayos luminosos. Según la forma de la superficie pueden ser planos o curvos (esféricos, parabólicos, etc.).

Los espejos antiguos eran simplemente láminas metálicas pulidas. En 1857, J. Foucault introdujo la técnica de la metalización del vidrio que consiste en impregnar con una capa plateada una de las caras de la lámina de vidrio.

Características de un espejo parabólico

Vamos a considerar un espejo parabólico con la cara reflectante cóncava. Podemos distinguir en él los siguientes elementos:

Eje óptico: es el eje de simetría de la superficie.

Foco: punto donde convergen todos los rayos que llegan paralelos al eje óptico.

Cuando tenemos un espejo esférico y utilizamos una sección esférica muy próxima al eje óptico, la superficie de la parábola y de la esfera son indistinguibles, en consecuencia, su comportamiento es prácticamente igual al de un espejo parabólico. Hablamos entonces de centro de curvatura: es el centro geométrico de la esfera a la que corresponde la superficie del espejo.

Un espejo parabólico tiene la particularidad de que todos los rayos que llegan paralelos al eje óptico se reflejan pasando por el foco. Esta característica se aprovecha por ejemplo en la construcción de antenas parabólicas, hornos solares, etc. 

De la misma manera todos los rayos que pasen por el foco se reflejan en el espejo saliendo paralelos al eje. Podemos observar esta propiedad al observar los faros de un coche, en ellos la lámpara se coloca en el foco de manera que al salir los rayos de luz paralelos al eje la luz se concentra en la dirección de la carretera.

Este comportamiento lo presentan sólo los espejos parabólicos, aunque también puede considerarse que se comportan así los espejos esféricos cuando corresponden a una pequeña sección de esfera. De hecho, a lo largo de la historia la gran mayoría de los espejos construídos han sido esféricos, porque resultan mucho más fáciles de construir.

¿Cómo se verían los objetos en un espejo parabólico?

Los rayos luminosos que parten de un punto, después de experimentar reflexiones en un espejo, vuelven a concurrir en otro punto que se denomina punto imagen. Una imagen puede ser real o virtual, la primera se forma con la convergencia de los rayos reflejados y puede recogerse en una pantalla; la imagen virtual se forma por las prolongaciones de los rayos reflejados y no se puede proyectar sobre una pantalla.

Vamos a llamar centro de curvatura al centro de la esfera que circunscribe exactamente a un espejo esférico o aproximadamente a un espejo parabólico. El foco siempre va a estar situado a loa mitad de distancia entre el centro de curvatura y el espejo.

Para trazar gráficamente la imagen de un objeto colocado ante un espejo seguiremos un método sencillo, trazamos tres rayos de los que conocemos su trayectoria:

Rayo 1: se traza desde la parte superior del objeto y se dibuja paralelo al eje, al reflejarse pasa por el foco.

Rayo 2: se traza desde la parte superior del objeto y se dirige al centro de curvatura, al reflejarse sigue la misma dirección.

Rayo 3: se traza desde la parte superior del objeto y se dirige al foco, al reflejarse sale paralelo al eje.

Según la distancia entre el objeto y el espejo la imagen es diferente. Consideremos un observador que se sitúa en distintas posiciones:

El observador está detrás del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y más pequeña que él

Cuando el observador se encuentra justo en el centro de curvatura, ve su imagen a tamaño real pero invertida.

Cuando el observador se sitúa entre el centro de curvatura y el foco, su imagen, real e invertida, es de mayor tamaño que él y seguirá agrandándose hasta que el observador se sitúe en el foco. En el foco los rayos no convergen, siguen paralelos hasta distancia infinita; el observador verá una imagen borrosa e irreconocible que llena la totalidad del espejo.

La imagen pasa a ser virtual y aparece derecha y aumentada cuando el observador se acerca al espejo.

Espejos convexos

Siguiendo una construcción similar a los espejos cóncavos, observaremos que en un espejo convexo la imagen es siempre virtual, derecha y más pequeña que el objeto, independientemente de la posición en que lo situemos.

Este tipo de espejos se suelen utilizar en los retrovisores de coches y motos, debido a que proporcionan un mayor campo de visión, aunque debemos tener en cuenta que nuestro cerebro interpreta que los objetos están más alejados de lo que realmente están.

También se colocan grandes espejos convexos en las esquinas de algunos cruces de poca visibilidad o en algunas tiendas para observar a los "cacos".

Espejo convexo colocado en un esquina para facilitar el tráfico de vehículos

Una forma muy sencilla de experimentar con este tipo de espejo es utilizar una bola del árbol de Navidad que tenga una superficie muy pulida o un cazo. Fijate que desde cualquier lado que mires, aunque muevas la esfera o te muevas tu, siempre te vas a ver reflejado.

Más información en :

Rayos de luz en un espejo parabólico 

Experimenta con espejos esféricos