¿Por qué no podemos ver las imágenes reflejadas en un papel?

Question

¿Por qué no puedes ver una imagen reflejada en un papel? Digamos que pones un bolígrafo delante del papel, incluso cuando los rayos de luz provienen de otras fuentes, golpean el bolígrafo, se reflejan y golpean el papel, no hay reflejo.

¿Qué tiene de malo el siguiente "diagrama de rayos" y por qué ni siquiera se produce y la imagen de la pluma no se forma en el papel (el lado derecho es un papel)?

Cuando entonces puede ¿ves la imagen de una antorcha cuando la iluminas en el papel?

Cuando se pone una lente convexa delante del bolígrafo, ¿por qué ahora se puede ver la imagen del bolígrafo en el papel?

Answer 1

Porque la situación real se parece mucho más a esto:

Su bolígrafo (presumiblemente) no está hecho de metal pulido como un espejo, sino de algo como madera o plástico que refleja la luz de forma difusa . Esto significa que la luz de cada parte del bolígrafo se dispersa por todo el papel (y, por supuesto, también en otras direcciones), por lo que no proyectará una imagen clara sobre el papel.

(Y como el propio papel es también un reflector difuso, toda la luz que incide en él se dispersa de nuevo en todas las direcciones, y parte de ella acaba incidiendo en tu ojo. Si se sustituye el papel por un espejo, entonces sólo aquellos rayos que vinieran de la dirección correcta tendrían la oportunidad de reflejarse hacia tu ojo, y así verías una imagen reflejada nítida).

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De acuerdo, ¿por qué el bolígrafo no forma al menos una borrosa imagen en el papel, entonces? Bueno, en realidad sí.

Aquí hay una foto que acabo de tomar con mi móvil. Siento que esté un poco oscura, quería asegurarme de no quemar ninguna luz.

Si te fijas bien y con atención, puedes ver un ligero toque de color amarillento en el papel cerca del lápiz, y un toque de rojo cerca del bolígrafo. Esos tenues colores se deben a la luz que se refleja en el papel a causa del lápiz y el bolígrafo. Pero no son muy brillantes, porque la mayor parte de la luz que incide en el papel sigue viniendo de otras direcciones (principalmente, de la lámpara que ilumina la escena), y no son muy nítidos, porque la luz que se refleja en el bolígrafo y el lápiz se dispersa en todas las direcciones.

Por si acaso no lo ves claramente en tu pantalla, aquí tienes la misma foto con los niveles de color ajustados para obtener el máximo contraste:

Ya está, apuesto a que ahora lo puedes ver. Casi parece que el bolígrafo y el lápiz estuvieran brillando... lo que, por supuesto, técnicamente es así. No con su propio luz, por supuesto, pero con la luz reflejada de la lámpara que los ilumina, al igual que, por ejemplo, la luna brilla con la luz solar reflejada.

Además, si te fijas bien, también puedes ver algunos puntos más brillantes en el papel cerca del lápiz. Son reflejos especulares de la impresión brillante del lápiz. Así que en realidad tenemos tanto la reflexión difusa como la especular demostradas en la misma imagen.

Answer 2

No verás una imagen real del bolígrafo formándose en el papel, ni verás una imagen virtual del reflejo del bolígrafo en el papel.

La razón por la que no verás una imagen real formándose en el papel es que la dispersión de luz del bolígrafo es divergente, y para ver una imagen todos los rayos de un único punto del bolígrafo deben converger en un único punto del papel. Por eso, colocando una lente convergente en el lugar adecuado se formará una imagen.

La razón por la que no verás una imagen virtual por reflexión es que la reflexión del papel es difusiva y no especular, es decir, los rayos incidentes se dispersan aleatoriamente en lugar de que "el ángulo de incidencia sea igual al ángulo de reflexión".

Answer 3

Una imagen real se forma cuando múltiples Los rayos procedentes del mismo punto se encuentran de nuevo en otro punto. Sin el elemento óptico, los rayos van en sus propias direcciones y no se encuentran. Por tanto, no hay imagen.

Cuando se pone una lente convexa delante del bolígrafo, ¿por qué ahora se puede ver la imagen del bolígrafo en el papel?

Porque una lente convexa curva los rayos de manera que los rayos divergentes que se originan en cualquier punto de la pluma -siempre que esté más lejos que el punto focal- empiezan a converger en el otro lado. Las reglas básicas dicen que un rayo que pasa por el centro de la lente pasa recto y un rayo que pasa paralelo al eje óptico por un lado pasa por el punto focal.

Estas reglas te permiten trazar tres rayos diferentes a través de la lente y donde se cruzan en el otro lado, está la imagen real (que puedes ver si coincide con un trozo de papel). También podrías trazar los otros rayos, pero eso requiere una geometría analítica más avanzada.

Entonces, ¿cuándo se puede ver la imagen de una antorcha cuando la ilumina sobre el papel?

Si te refieres a una antorcha de verdad -como un palo con un trozo de trapo encendido enrollado en un extremo- no lo harás. Sólo verás un punto más iluminado donde el papel está más cerca de la antorcha.

Si se trata de las eléctricas, la mayoría son reflectores Es decir, tienen un espejo parabólico montado detrás del elemento emisor de luz.

El espejo debe montarse de manera que el elemento emisor de luz esté más cerca del espejo que el punto focal, en cuyo caso no hay imagen real, sino una imagen virtual detrás del espejo. La imagen virtual puede verse directamente si la luz no es demasiado brillante para mirar directamente en ella.

Sin embargo, a veces el espejo se monta demasiado lejos del elemento luminoso -o puede colocarse allí en las luces de enfoque variable- y entonces hay una imagen real por delante de la luz que se puede proyectar en un papel.

Answer 4

La luz se dispersa del bolígrafo en todas las direcciones posibles con una intensidad similar, por lo que un punto del papel se ilumina con la luz dispersa de todos los puntos del bolígrafo y se obtiene una imagen muy borrosa. Sólo se puede obtener una mejor imagen si, de alguna manera, el punto del papel recibe luz sólo desde algún punto o sólo desde una pequeña zona del bolígrafo, como cuando se utiliza una lente o una cámara oscura: https://en.wikipedia.org/wiki/Camera_obscura

Answer 5

En un espejo es muy probable que la luz se refleje sólo en un ángulo según la " ley de la reflexión "( aunque no tengo ni idea de por qué). En un papel es probable que también se refleje en todas las demás direcciones. Por lo tanto, en el papel, la imagen del lápiz queda ahogada por la luz que incide en él desde todos los demás puntos del entorno. La luz de cada punto del lápiz incidirá en cada punto del papel, y así contribuirá a difuminar la imagen de sí mismo.

Con una lente, sólo podrás ver la imagen del bolígrafo en el papel, si la única luz que incide en el papel es la que entra a través de la lente, o al menos la otra luz es lo suficientemente tenue. Además, la lente debe estar a la distancia correcta para que enfoque toda la luz que viene de un punto del bolígrafo a un punto del papel. La razón por la que se ve una imagen en ese caso, es porque para cada punto del papel, sólo hay un punto del bolígrafo (o de lo que sea) visto desde el punto de la lente, que incidirá en cada punto del papel. Esto significa que toda la luz reflejada en ese punto del papel proviene únicamente de un punto del bolígrafo.

Una antorcha envía una luz dirigida, por lo que la luz de un punto de la antorcha sólo incide en una parte del papel. Dado que la luz es mucho más brillante que la luz procedente del entorno, la luz que incide en el ojo vendrá de un solo punto de la linterna, recreando así el círculo redondo de la linterna.

Aquí hay algunos dibujos para ilustrar. Los rayos azules son los que llegan al ojo, mientras que los rojos no llegan al ojo.

La pluma al papel: (la luz de un punto ilumina todas las partes del papel)

Pluma a espejo: (la luz de un punto se refleja en una sola dirección para cada ángulo de incidencia)

Bolígrafo a través de la lente: (la lente desvía la luz entrante de manera que, para una determinada relación de distancia entre el bolígrafo y el papel, cada punto ilumina sólo un punto del papel)

Linterna: (la luz direccional ilumina sólo un punto del papel por cada punto de la linterna)