Entiendo que el camino que la luz toma a través de un agujero en la aguja crea una imagen invertida en una superficie detrás del agujero. Recuerdo este efecto de experimentos escolares, también está descrito en este artículo de wikipedia. Perforé un pedazo de papel y miré a través de él (en lugar de observar el reflejo), la imagen apareció como normal para mí. ¿Por qué es eso? ¿Por qué la escena no aparece boca abajo al mirar a través del agujero?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
D Duck
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lineage
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La respuesta es bastante simple, ¡cuando miras a través del agujero, el agujero desaparece!
Un agujero en un objeto opaco se llama un $hole$ precisamente porque al mirar a través del objeto, el único lugar donde vas a recibir luz es cuando estás mirando a través del agujero. Pero cuando miras a través del agujero, la luz de los objetos detrás puede llegar a ti sin problema, de hecho no queda ningún objeto opaco por el que los rayos de luz necesiten rodear o ser afectados.$^1$
Este escenario es exactamente el mismo que si no hubiera una hoja de papel perforada para empezar.
$\ldots$
El efecto ocurre solo cuando miras a través del agujero y no cuando miras una pantalla colocada a cierta distancia de frente captando una imagen. Esto es porque el tamaño del agujero es relativo al tamaño de la pantalla.
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si tú (tus ojos son la pantalla) o una pantalla se acercan cada vez más al agujero, relativamente hablando el agujero se vuelve más y más grande. Cerca del agujero, el agujero es relativamente infinito$^{1.5}$. Toda la luz puede llegar hasta ti aquí sin sufrir inversión.
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en cambio si se usa un telescopio desde lejos para mirar a través del agujero, una vez más se ve una imagen erecta$^2$. Esto es porque agradables rayos paralelos pueden llegar al telescopio exactamente como cuando no había pantalla.
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Imagina una pequeña pantalla, comparable en tamaño al agujero, colocada muy cerca de éste $\ldots$ imagínate ser un observador puntual microscópico deslizándose en corrientes de viento a través del agujero. ¿Esperas ver invertido el objeto detrás?
$\ldots$
Cuando se coloca una pantalla a cierta distancia de un agujero, la única forma en que la luz puede llegar a las regiones relativamente grandes de la pantalla es si se inclina. La única parte donde llega recta es, para reiterar, comparable al tamaño del agujero.
$^1$ ignorando efectos de difracción
$^{1.5}$ Esta idea de que cuanto más te acercas, más grande (o efectivamente $\infty$) se vuelve la cosa, es un tema común en la modelización de la física$\ldots$ $multipole$ y demás
$^2$ sin tener en cuenta la óptica del telescopio
A1. El modelo del observador (ya sea el ojo o su lente o una DSLR o un trozo de cartón) no tiene nada que ver con la física aquí. Mientras el observador sea lo suficientemente grande cuando está lejos y lo suficientemente pequeño cuando está cerca, tus observaciones son válidas.
Cleonis
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Supongo que lo que estás describiendo es mirar a través de un agujero en tamaño de alfiler de manera que el campo de visión que obtienes es más pequeño de lo normal. Es decir, supongo que estás describiendo una mirada a través del agujero en tamaño de alfiler que provoca "visión en túnel".
Así que, supongo que lo que estás describiendo es mirar a través de un agujero en tamaño de alfiler de manera que para que la luz recorra la distancia desde el agujero hasta el punto donde la luz entra en el ojo es como recorrer la longitud de un tubo corto.
La distancia desde tu ojo hasta el agujero es muy corta. Cuanto más cerca esté tu ojo del agujero, más grande será el campo de visión que obtendrás (pero es inevitable cierta reducción del campo de visión).
Así que: piensa en mirar a través del agujero directamente como si estuvieras mirando a través de un tubo. Cuando estás mirando a través de un tubo no te sorprende que tu campo de visión sea más pequeño, y no te sorprende que veas las cosas del derecho.
Mark F Guerra
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Nicholas Pipitone
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Considera la siguiente situación:
- un flamenco está parado detrás de una pantalla con un agujero de alfiler
- miras al flamenco a través del agujero desde una posición encima del agujero
- ahora verás la parte inferior, es decir, los pies, del flamenco
- si mueves tus ojos hacia abajo por debajo del agujero, verás la cabeza del flamenco
Si pusieras papel fotosensible en el plano donde moviste tus ojos, podrías capturar una imagen invertida del flamenco, pero básicamente tus ojos están haciendo lo mismo. El papel está capturando de una vez lo que tus ojos verían si escanearan toda la superficie del papel. El papel ve todo el flamenco de una vez, mientras que tus ojos solo ven un pedacito del flamenco a la vez (si no, tu agujero de alfiler no es realmente un agujero de alfiler).
Lo que tus ojos ven:
Lo que capturaría una cámara de agujero de alfiler:
