Aprovechamiento de la formación de imágenes en espejos y lentes, Bloque 4, Tema 1, Ciencias Naturales, Sexto Grado.

Durante el desarrollo
de este tema
comprenderás cómo se
forman las imágenes
en espejos y lentes
y cómo funcionan
algunos aparatos
ópticos.
También reconocerás
la importancia de
estos aparatos en la
investigación científica
y en otras actividades
humanas.

Aprovechamiento de la

formación de imágenes

en espejos y lentes

¿Por qué pudo verse Narciso en el agua?

Los espejos son objetos que reflejan casi toda la luz que choca

contra su superficie; debido a este fenómeno podemos observar

nuestra imagen en ellos. ¿Alguna vez te has preguntado por qué

cuando te miras en un espejo plano y en uno curvo tu reflejo es

de distinta forma y tamaño?

Narciso pintado por Caravaggio,

cuyo nombre fue Miguel Ángel Merisi

(1573-1610).

Un dato interesante

Espejito, espejito…

En la mitología griega Narciso

era un joven conocido por su

gran belleza, que provocaba que

las doncellas se enamoraran de

él. Una de ellas era la ninfa Eco,

quien estaba condenada a repetir

las últimas palabras de lo que se le

dijera. Desolada por el desprecio de

Narciso, Eco se ocultó en una cueva

hasta que se consumió, quedando

solamente su voz. Némesis, la diosa

de la venganza, hizo que Narciso,

al contemplarse en el agua, se

enamorara de su propia imagen.

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Tipos de espejos
Observa, analiza y concluye.

Materiales:
- Una lámina de acetato
- Un clip
- Un pedazo de cartoncillo de color negro
- Tela o papel de color negro para cubrir
las ventanas del salón
- Tijeras
- Regla graduada
- Transportador
- Una lámpara de mano
- Un espejo plano pequeño
- Un espejo cóncavo pequeño
- Un espejo convexo pequeño



Trabajen en equipo.
Corten dos tiras de lámina de acetato de
10 cm de ancho y 30 cm de largo. Unan las
dos tiras por uno de sus extremos con ayuda
del clip.
En los otros extremos peguen un pedazo
de cartoncillo negro y dóblenlo para que
quede perpendicular a la tira.
En un extremo hagan un orificio.
Coloquen el transportador donde se unen
las dos tiras para que midan los ángulos.
Coloquen la lámpara en dirección del orificio,
hacia el transportador, al encender la lámpara
¿qué va a pasar? ¿Por qué?
Tapen las ventanas del salón con la tela o
el papel de color negro, de tal manera que
quede oscuro.
Ahora enciendan la lámpara y observen
hacia dónde se dirige la luz y su reflejo en el
otro extremo de la tira de acetato.
Si es necesario muevan la tira de acetato.
Con el transportador midan el ángulo de
incidencia y de reflexión del rayo de luz.
Repitan el mismo procedimiento para el
espejo cóncavo y con el espejo convexo.
Registren sus observaciones en la
siguiente tabla. Anoten la medida del ángulo
de incidencia y un ángulo de reflexión en los
tres espejos.
Dibujen el recorrido de la luz al chocar y
reflejarse.

En la tabla registren sus observaciones de los rayos de luz
que chocan y se reflejan para formar un ángulo de incidencia
y un ángulo de reflexión en los tres espejos. Respondan las
siguientes preguntas.
¿Hacia dónde se dirige el haz de luz al llegar al espejo
plano?
¿Hacia dónde se dirige el haz de luz al llegar al espejo
cóncavo?
¿Hacia dónde se dirige el haz de luz al llegar al espejo
convexo?
¿Qué medida tienen los ángulos de incidencia y de reflexión
de la luz en cada espejo?
¿Hacia donde se dirige la luz en el espejo cóncavo y en el
convexo?
Cada equipo comentará y argumentará sus respuestas, para
llegar a una conclusión grupal.
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Que puedas ver tu imagen reflejada en un espejo,

en la superficie del agua, en una cuchara muy

brillante, en una burbuja, en una esfera, en un

espejo retrovisor de automóvil o en los que se

encuentran en las tiendas comerciales se debe a

una propiedad de la luz llamada reflexión.

La luz es un conjunto de rayos ordenados

llamados haz que viajan en línea recta. La reflexión

es el cambio de dirección que experimenta el haz,

al chocar con una superficie lisa y pulida como

los espejos. Como habrás notado en la actividad

anterior, el haz que incide en los espejos y que

luego se refleja, forma dos ángulos simétricos

o iguales: de incidencia y de reflexión. Por esto

podemos ver las imágenes en ellos.

Cuando la luz rebota hacia nuestros ojos nos

permite ver las cosas, dentro del espejo, esto se

llama imagen virtual.

Espejos planos y curvos

En los espejos planos, como los que utilizas en tu

casa, la imagen reflejada puede observarse del

mismo tamaño del objeto, aunque invertida: si

frente a un espejo levantas la mano derecha, en tu

reflejo levantas la izquierda.

Un ingeniero mirando por un periscopio

en el centro de control de la nasa.

Los espejos se utilizan para elaborar

instrumentos como los periscopios.

Debido a la reflexión de la luz, la tripulación

de un submarino puede ver lo que sucede por

encima de la superficie del agua aun cuando se

encuentra sumergido.

Ganso frente a

un espejo plano.

Ganso frente a un

espejo cóncavo.

Ganso frente a un

espejo convexo.

Los espejos curvos son lentes
con ambas caras esféricas
reflectantes, el espejo cóncavo
es la lente interior y el espejo
convexo la exterior. La parte
media es el centro de curvatura
(C) o centro de la esfera, un rayo
que pasa por C se refleja en la
misma dirección.
En un espejo cóncavo los rayos
reflejados convergen en un
punto llamado foco (F).

En el espejo convexo los

rayos reflejados divergen,

pero al proyectarse hacia

dentro se unen en el foco.

Por esto, la incidencia

del haz es diferente en cada

espejo, lo que provoca que las

imágenes sean distintas.

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Construye tu periscopio
Investiga, construye y explica.
Con la información anterior, la siguiente
figura y tu ingenio y creatividad construye
un periscopio. Si es necesario, busca
más información en libros, enciclopedias,
revistas, internet, entre otras fuentes.
Después de elaborar tu periscopio,
colócalo en diferentes posiciones y
observa a tu alrededor.
Llega a una conclusión contestando
las siguientes preguntas:
¿Por qué los espejos se colocan
inclinados y encontrados?
¿Qué sucede con la luz cuando se
refleja en cada uno de los espejos?
Escribe las preguntas y respuestas en
tu cuaderno.
En grupo comenten sus respuestas
para llegar a una conclusión.

Leonardo da Vinci

impulsó el desarrollo

de la cámara oscura.

El ojo humano y la cámara oscura

¿Te has preguntado por qué cuando

un haz de luz penetra por un orificio

pequeño, en la pared opuesta o en

el techo se reflejan invertidas las

imágenes de los objetos exteriores

que el rayo de luz alcanza?

La ciencia y sus vínculos

El filósofo Aristóteles describió el fenómeno de la

cámara oscura de esta manera: “La luz que penetra

por un agujero minúsculo, desde la pared de una

habitación oscura, forma sobre la pared opuesta una

imagen invertida de lo que hay en el exterior.”

Durante el Renacimiento, el pintor y escultor

italiano Leonardo da Vinci, que sentía una gran

fascinación por el funcionamiento de la cámara

oscura, trató de explicar la visión del ojo humano

y el comportamiento de la luz relacionándolos con

el arte de la pintura, con la finalidad de fabricar

utensilios y máquinas para dibujar.

Esta descripción actualmente sirve para explicar

la formación de la imagen invertida en el interior de

las cámaras fotográficas.

Las imágenes que observaste con tu periscopio se deben
al recorrido que hace la luz al llegar a los espejos, lo
que es de gran utilidad para ubicar algo de interés. Los
otros espejos también son útiles cuando un dentista
o un médico de garganta te examinan: lo hacen con
espejos esféricos cóncavos que concentran los rayos
luminosos en el lugar que desean examinar. Los faros
de los automóviles son espejos cóncavos. Los espejos
retrovisores son de tipo convexo y los que se usan
como medida de seguridad y vigilancia en hospitales,
supermercados, bancos y estacionamientos son espejos
convexos.
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Cámara oscura

Construye, observa y reflexiona.

Materiales:
- Una caja de zapatos con tapa
- Una aguja o alfiler
- Una hoja de papel Albanene o papel china
- Pintura de agua de color negro
- Cinta adhesiva negra
- Lápiz
- Tijeras
- Un pedazo grande de tela negra
- Papel aluminio
- Una lámpara grande o un televisor encendido.
Formen equipos para trabajar.
En el centro de una de las caras más angostas de la caja hagan una
ventana cuadrada de 4 cm por lado. Recorten un cuadrado de papel
Albanene o china de 5 cm por lado y úsenlo para cubrir por dentro 
la ventana que hicieron. Péguenlo por las orillas con la cinta adhesiva.
Recorten un cuadrado de 2 cm por lado, en el centro de la cara
opuesta a la anterior. Recorten un cuadrado de 3 cm por lado de papel
aluminio y cubran con él la nueva ventana que hicieron. Péguenlo de las
orillas con la cinta adhesiva.
Hagan un orificio con la aguja o alfiler en el centro de la lámina de
aluminio.
Pinten la caja y su tapa por dentro con pintura de color negro. Una
vez seca, tápenla bien para que no entre luz en ella. Iluminen un objeto
con la lámpara o colóquenlo frente a la luz del televisor o una ventana
muy iluminada. Dirijan el agujero de la caja hacia el objeto iluminado.
Por turno, cada uno cúbrase con la tela de color negro y observe a
través del agujero cubierto con papel Albanene o china.
Escriban y contesten en sus cuadernos las siguientes preguntas:
¿Cómo observan la imagen?
¿A qué se debe que se vea así?
Aléjense del objeto iluminado, ¿la imagen cambia?
Cada equipo comente y argumente sus respuestas para llegar a una
conclusión.

En la cámara oscura se producen imágenes

invertidas debido a que los rayos de luz pasan

por un pequeño orificio.

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Funcionamiento del ojo humano

En la cámara oscura, la luz reflejada por el
objeto iluminado atraviesa el agujerito y llega
a la pantalla. Como los rayos de luz reflejados
en la parte superior del objeto llegan a la parte
inferior de la pantalla y los reflejados en la
parte inferior del objeto llegan a la de arriba de
la pantalla, la imagen se observa invertida.
En la cámara oscura el tamaño de la imagen
depende de la distancia del orificio a la pantalla
y del tamaño del objeto.
Los ojos funcionan como unas cámaras
fotográficas sencillas. La lente del cristalino
forma en la retina una imagen invertida de los
objetos que enfoca. La retina, que es sensible a
la luz, funciona como una película fotográfica.
Un correcto enfoque del ojo se lleva a cabo
debido a que la lente del cristalino se aplana o
redondea; este proceso se llama acomodación.



El haz de luz que entra en el ojo es desviado o refractado al pasar por el
cristalino y se forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca.
El cerebro aprende a interpretarlos para que los veamos en su posición correcta.


Un dato interesante
Alrededor de 1610, Galileo Galilei diseñó un telescopio que hasta la fecha lleva
su nombre. Galileo combinó dos lentes en un telescopio y descubrió las cuatro
lunas o satélites de Júpiter, hoy llamados galileanos.
Sin saberlo, también había descubierto los anillos de Saturno. Como lo
único que podía ver eran dos lóbulos pegados al planeta, elaboró un esquema
diminuto y dibujó los anillos como si fueran orejas.


Telescopio original de Galileo, con el que
descubrió las lunas de Júpiter.


Formación de imágenes en las
lentes
Nuestros ojos no pueden captar
todas las imágenes, para ello se han
inventado varios instrumentos que
funcionan con lentes: el telescopio, el
microscopio, la cámara fotográfica y el
proyector de vídeos.



Dibujos de Saturno por el astrónomo inglés
Thomas William Webb, siglo xix.
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Una lente de agua
Construye, observa y explica.

Materiales:

- Un pedazo de cartulina de 8 x 4 cm

- Un pedazo de acetato de 4 x 3 cm

- Cinta adhesiva transparente

- Un popote o gotero

Por equipos recorten en el centro de la cartulina un

rectángulo de 4 x 3 cm.

Coloquen el acetato sobre el agujero y péguenlo

con un trozo de cinta adhesiva transparente en cada

extremo.

Utilicen el popote o gotero para colocar una gota

de agua en un extremo y encima del acetato.

Coloquen el artefacto sobre algún objeto

pequeño observando primero el lado que no tiene

la gota de agua y contesten estas preguntas: ¿cómo

se observa el objeto? ¿Cómo se observará el objeto

debajo de la gota de agua?, ¿por qué?

Observen a través de la gota de agua algunos

objetos pequeños.

Describan su experiencia de lo observado por

medio de la lente.

Compartan con su profesor y sus compañeros de

grupo esta experiencia y en equipo contesten las

siguientes preguntas:

¿La lente de agua sirvió para observar objetos

cercanos o lejanos?

¿Qué función tiene el agua en el artefacto que

elaboraron?

Escriban las preguntas y respuestas en sus

cuadernos. Cada equipo comentará y argumentará

sus respuestas para llegar a una conclusión.

El aparato que acaban de elaborar es un ejemplo

de los instrumentos ópticos que pueden hacer con

materiales que se encuentran a su alrededor.

Las lentes se elaboran con otro tipo de materiales

transparentes, como el vidrio o el plástico

Las gotas de agua actúan como diminutas lentes
que recogen y enfocan la luz para formar imágenes
invertidas en las hojas de las plantas. Este efecto
es causado por la refracción de la luz cuando
pasan de un medio a otro.
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Dos tipos de lentes: convergentes y divergentes


Las lentes convergentes, son las lupas e incluso una canica. Su centro es más grueso que los
bordes y, al observar los objetos a través de ellas, las imágenes se ven más grandes que los
objetos reales. Se les llama convergentes porque los rayos de luz que las atraviesan desvían su
trayectoria y luego convergen en un punto. A este punto se le llama foco (F).

Un dato interesante
Griegos, romanos y árabes utilizaban
esferas de vidrio huecas, llenas de
agua que concentraban la luz solar
como lentes para curar heridas y
prender fuego.

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Refracción de los rayos de luz a través de una lente bicóncava.
Estas lentes se utilizan para corregir la hipermetropía.



Refracción de los rayos de luz a través de una lente

biconvexa. Estas lentes se utilizan para corregir la

miopía.

Las lentes divergentes tienen los bordes
más gruesos que el centro, y los rayos
de luz que las atraviesan desvían su
trayectoria y se separan. Por esta razón,
al observar a través de ellas se ven más
pequeñas las imágenes de los objetos.

Un dato interesante
La lente divergente forma una
imagen virtual en el punto
cercano del ojo por dentro de él:
actúa como un objeto próximo
para el ojo. Los rayos que llegan
al ojo después de atravesar la
lente proceden de un punto
situado por delante de ésta,
llamado foco virtual.

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Uso de las lentes en lacorrección de problemas
visuales


Mediante la vista establecemos contacto con las cosas que nos
rodean. Este sentido nos permite distinguir la diversidad de formas,
colores, posiciones y movimientos del mundo.
Algunas personas padecen algún tipo de problema visual: por ejemplo,
hay quienes ven borrosos los objetos lejanos; otros tienen problemas
para ver los cercanos. ¿Alguna vez te has preguntado cuál es la causa
de este tipo de problemas y cómo se corrigen?

Cuando la visión es normal, la luz se
enfoca directamente sobre la retina y
permite ver claras las imágenes, como
en la figura 1.





Las personas con miopía ven bien de
cerca y borroso de lejos, porque los objetos
se enfocan en un punto por delante de la
retina. La figura 2, de la página anterior,
es un ejemplo de la manera en que ve lo
lejano una persona con miopía.
Para corregir la manera en que los rayos
de luz son enfocados enfrente de la retina,
los médicos especialistas en problemas
de los ojos, llamados oftalmólogos,
prescriben el uso de anteojos o lentes de
contacto divergentes.





En la hipermetropía los rayos de luz
se enfocan por detrás de la retina y no
directamente en ella.
Las personas que tienen
hipermetropía ven borrosos los objetos
que tienen cerca, por ejemplo, al leer
las letras deben alejarse del objeto para
mirarlo mejor, porque tienen buena
capacidad para ver de lejos. La figura 3,
de la página anterior, es un ejemplo de
la manera en que observa una persona
que padece este defecto visual.
Para corregir la manera en que
los rayos de luz se desvían una vez
que entran al ojo, los oftalmólogos
prescriben el uso de anteojos o lentes
de contacto convergentes.


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Importancia de la invención del microscopio
El microscopio ha servido para ver objetos 
o seres muy pequeños como células
y microorganismos, los cuales
no se pueden observar a simple vista.
El invento ha sido una de las herramientas
esenciales para el estudio de
las ciencias de la vida.
Existen diferentes tipos de microscopios,
uno de ellos es el óptico o compuesto.
Éste tiene más de una lente y está
conformado principalmente
por tres sistemas:
mecánico, óptico y de iluminación.



Un microscopio

Observa, reflexiona y concluye.
Materiales:
- Una canica grande transparente
- Dos lupas
Formen equipos para trabajar.
Coloquen la canica sobre unas letras pequeñas.
Antes de continuar la actividad, lean lo siguiente y contesten:
¿Qué esperan que suceda? ¿Por qué?
Sitúen la lupa cerca de sus ojos y encima de la canica.
Muevan la lupa, acercándola y alejándola, hasta que logren amplificar la
imagen de las letras.
Coloca una lupa sobre la otra acercándolas y alejándolas, hasta que
logren amplificar la imagen de las letras.
Escriban y contesten en sus cuadernos las siguientes preguntas:
¿Para qué sirve el microscopio que construyeron?
¿Qué función tienen la canica y la lupa?
Como pudieron observar, la canica funciona como una lente, que
combinada con la lupa, aumenta el tamaño de la imagen de las letras, igual
que el uso de las dos lupas, logrando un mayor tamaño que con una sola lente.



Funcionamiento del microscopio
Los rayos de luz pasan del diafragma al lente condensador y se
proyectan sobre la preparación que se va a observar; luego penetran el
lente objetivo y éste proyecta una imagen aumentada en el lente ocular,
donde es captada por la retina del ojo del observador.

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Importancia de la invención del telescopio
La investigación científica en México
mediante el uso de los telescopios
se enfoca al descubrimiento de
cuerpos celestes, el origen, historia
y composición de nuestro Universo;
nacimiento y evolución de estrellas,
galaxias, cometas, etcétera. México
participó en la construcción del Gran
Telescopio Milimétrico, ubicado en lo
alto del volcán extinto Sierra Negra,
en el estado de Puebla. Es un proyecto
muy importante para la ciencia y la
tecnología en nuestro país, con un
reconocimiento mundial.

Un dato interesante

El telescopio es un aparato que permite observar

cuerpos lejanos, como las estrellas, la Luna

y otros astros.

Algunos historiadores proponen que el telescopio fue

inventado por los hermanos Rogete, de origen español, a

mediados del siglo XVI. Otros historiadores lo atribuyen

al holandés Hans Lippershey, que en 1608 montó una

lente convexa y una cóncava sobre un mismo tubo.

Galileo mejoró el telescopio al utilizarlo para observar

el cielo. Para ello empleó un viejo tubo de órgano, y la

noche del 6 de enero de 1610 estrenó su telescopio al

apuntarlo a la Luna, las estrellas y el planeta Júpiter,

que podía verse al anochecer. Su descubrimiento

más importante fueron los satélites de Júpiter, cuya

observación durante varios días ratificó la teoría

heliocéntrica de Copérnico y permitió al ser humano

conocer realidades del macrocosmos.

Para conocer más

Observa e interpreta.

Para complementar la información anterior,
con la guía de su profesor organicen alguna
de las siguientes actividades:
Una visita grupal o escolar a un museo
científico, planetario, universidad o centro
de investigación en su localidad. Interpreten
el tipo de imágenes obtenidas con el
uso del microscopio o el telescopio. Si es
posible utilicen los aparatos, previa solicitud
de su escuela.
En equipo realicen un collage o periódico
mural con las imágenes obtenidas.
Reflexiona y explica: ¿qué diferencias
existen entre el microscopio y el telescopio?
¿Qué diferencias existen entre las imágenes
observadas en el microscopio con el
telescopio? ¿Qué investigadores los utilizan?
Consulta en...
(http://www.planetario.ipn.mx/Acerca_de/galaxias.html
http://www.museosvirtuales.azc.uam.mx/)
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