Una imagen especular (en un espejo plano) es una duplicación reflejada de un objeto que parece casi idéntico, pero que está invertido en la dirección perpendicular a la superficie del espejo. Como efecto óptico , resulta del reflejo especular de superficies de materiales brillantes, especialmente un espejo o agua . También es un concepto en geometría y puede usarse como proceso de conceptualización para estructuras 3D.
En geometría , la imagen especular de un objeto o figura bidimensional es la imagen virtual formada por reflexión en un espejo plano ; es del mismo tamaño que el objeto original, pero diferente, a menos que el objeto o figura tenga simetría de reflexión (también conocida como simetría P ).
Las imágenes especulares bidimensionales se pueden ver en los reflejos de espejos u otras superficies reflectantes, o en una superficie impresa vista del revés. Si primero miramos un objeto que es efectivamente bidimensional (como la escritura en una tarjeta) y luego giramos la tarjeta para mirar hacia un espejo, el objeto gira en un ángulo de 180° y vemos una inversión de izquierda a derecha. el espejo. En este ejemplo, es el cambio de orientación y no el propio espejo lo que provoca la inversión observada. Otro ejemplo es cuando estamos de espaldas al espejo y miramos hacia un objeto que está frente al espejo. Luego comparamos el objeto con su reflejo girándonos 180°, hacia el espejo. Nuevamente percibimos una inversión izquierda-derecha debido a un cambio en nuestra orientación. Entonces, en estos ejemplos el espejo en realidad no causa las inversiones observadas.
El concepto de reflexión se puede extender a objetos tridimensionales , incluidas sus partes interiores, aunque no sean transparentes . El término se refiere entonces tanto a aspectos estructurales como visuales. Un objeto tridimensional se invierte en dirección perpendicular a la superficie del espejo. En física, las imágenes especulares se investigan en el campo de la óptica geométrica . Más fundamentalmente en geometría y matemáticas, forman los objetos principales de la teoría de grupos de Coxeter y los grupos de reflexión .
En química, dos versiones ( isómeros ) de una molécula, una "imagen especular" de la otra, se denominan enantiómeros si no son "superponibles" (el término técnico correcto, aunque también se utiliza el término "superponible") en cada una. otro. Ése es un ejemplo de quiralidad . En general, a un objeto y su imagen especular se les llama enantiomorfos .
Si un punto de un objeto tiene coordenadas ( x , y , z ), entonces la imagen de este punto (reflejada por un espejo en el plano y , z ) tiene coordenadas (− x , y , z ). Por tanto, la reflexión es una inversión del eje de coordenadas perpendicular ( normal ) a la superficie del espejo. Aunque un espejo plano invierte un objeto sólo en la dirección normal a la superficie del espejo, esto invierte toda la imagen tridimensional vista en el espejo del revés, por lo que se percibe una inversión de izquierda a derecha. Por lo tanto, la inversión se denomina de manera un tanto engañosa "inversión lateral". La percepción de una inversión izquierda-derecha se explica geométricamente por el hecho de que un objeto tridimensional visto en un espejo es una versión al revés del objeto real, como un guante que se quita de la mano izquierda y se transforma en uno de la mano derecha. guante, pero todavía hay cierta confusión sobre la explicación entre los psicólogos. La psicología de la inversión izquierda-derecha percibida se analiza en "Mucho ruido y pocas nueces" del profesor Michael Corballis (ver "enlaces externos", más abajo).
La reflexión en un espejo da como resultado un cambio en la quiralidad , más específicamente de un sistema de coordenadas diestro a zurdo (o viceversa). Si uno se mira en un espejo, dos ejes (arriba-abajo e izquierda-derecha) coinciden con los del espejo, pero el tercer eje (de adelante hacia atrás) está invertido.
Si una persona se para de lado a un espejo, las manos izquierda y derecha serán invertidas directamente por el espejo, porque el eje izquierdo-derecho de la persona es entonces normal al plano del espejo. Sin embargo, es importante entender que siempre hay sólo dos enantiomorfos, el objeto y su imagen de adentro hacia afuera. Por lo tanto, no importa cómo se oriente el objeto hacia el espejo, todas las imágenes resultantes son fundamentalmente idénticas (como explica Corballis en su artículo "Mucho ruido y pocas nueces", mencionado anteriormente).
En la imagen de la montaña reflejada en el lago (fotografía arriba a la derecha), la inversión normal a la superficie reflectante es obvia. Tenga en cuenta que no hay un frente visible ni de izquierda a derecha de la montaña. En el ejemplo de la urna y el espejo (fotografía a la derecha), la urna es bastante simétrica de adelante hacia atrás (y de izquierda a derecha). Por lo tanto, no se puede ver ninguna inversión obvia de ningún tipo en la imagen especular de la urna.
Una imagen especular parece más obviamente tridimensional si el observador se mueve o si la imagen se ve con visión binocular . Esto se debe a que la posición relativa de los objetos cambia a medida que cambia la perspectiva del observador, o se ve de manera diferente con cada ojo. [1]
Mirar a través de un espejo desde diferentes posiciones (pero necesariamente con el punto de observación restringido al medio espacio en un lado del espejo) es como mirar la imagen especular tridimensional del espacio; sin más espejos, sólo es relevante la imagen especular del semiespacio anterior al espejo; si hay otro espejo, la imagen especular del otro medio espacio también lo es.
Un espejo no sólo produce una imagen de lo que sería allí sin él; También modifica la distribución de la luz en el semiespacio delante y detrás del espejo. Un espejo colgado en la pared ilumina la habitación porque aparecen fuentes de luz adicionales en la imagen del espejo. Sin embargo, la aparición de luz adicional no viola el principio de conservación de la energía , porque parte de la luz ya no llega detrás del espejo, ya que el espejo simplemente redirige la energía luminosa. Desde el punto de vista de la distribución de la luz, la imagen del espejo virtual tiene la misma apariencia y el mismo efecto que un semiespacio real, dispuesto simétricamente detrás de una ventana (en lugar del espejo). Las sombras pueden extenderse desde el espejo hasta el medio espacio que tiene delante y viceversa.
En la escritura en espejo, un texto se muestra deliberadamente como su imagen especular, para poder leerlo a través de un espejo. Por ejemplo, los vehículos de emergencia, como ambulancias o camiones de bomberos, utilizan imágenes especulares para poder leerlas desde el espejo retrovisor de un vehículo . Algunas salas de cine también utilizan escritura en espejo en un sistema de subtítulos en la ventana trasera que se utiliza para ayudar a las personas con discapacidad auditiva a ver películas.
En el caso de dos espejos, en planos que forman un ángulo α, mirar a través de ambos desde el sector que es la intersección de los dos semiespacios, es como mirar una versión del mundo girado un ángulo de 2α; los puntos de observación y direcciones de búsqueda a los que esto se aplica corresponden a aquellos para mirar a través de un marco como el del primer espejo, y un marco en la imagen especular con respecto al primer plano, del segundo espejo. Si los espejos tienen bordes verticales, entonces el borde izquierdo del campo de visión es el plano que pasa por el borde derecho del primer espejo y el borde del segundo espejo que está a la derecha cuando se mira directamente, pero a la izquierda en el espejo. imagen.
En el caso de dos espejos paralelos, mirar a través de ambos a la vez es como mirar una versión del mundo que se traslada al doble de la distancia entre los espejos, en la dirección perpendicular a ellos, alejándose del observador. Como el plano del espejo en el que se mira directamente está más allá del del otro espejo, siempre se mira en un ángulo oblicuo, y la traslación que acabamos de mencionar no sólo tiene una componente alejada del observador, sino también una en dirección perpendicular. La vista trasladada también puede describirse mediante una traslación del observador en dirección opuesta. Por ejemplo, con un periscopio vertical , el desplazamiento del mundo se aleja del observador y hacia abajo, ambos por la longitud del periscopio, pero es más práctico considerar el desplazamiento equivalente del observador: hacia arriba y hacia atrás.
También es posible crear un espejo no inverso colocando dos espejos de la primera superficie a 90º para dar una imagen que no se invierta.
