Reflexión de la luz: concepto, explicación, tipos y ejemplos
¿Qué es la reflexión de la luz?
La reflexión de la luz consiste en el cambio de dirección del haz luminoso en cuanto llega a una superficie y allí rebota, es decir, se refleja. Gracias a ello se hacen visibles los objetos que normalmente no emiten luz propia.
Si la superficie es muy pulimentada y lisa, como un espejo, la reflexión permite que se forme una imagen del objeto que esté frente a él.
De esta manera, una persona observa su imagen cada mañana en el espejo del baño y esto ocurre porque la luz es una onda, y como tal obedece la ley de reflexión. Los rayos de luz que llegan de una fuente como el Sol, se reflejan sobre la persona y prosiguen hacia el espejo, en el cual se reflejan nuevamente y son captados por el ojo.
La reflexión de la luz también permite apreciar los colores de las cosas. Cuando un objeto se ve de un determinado color, es porque absorbe todas las longitudes de onda menos una, que el ojo percibe e interpreta como de un color determinado. Es lo que sucede con el cielo, el cual se ve de color azul porque esa es la longitud de onda que reflejan las moléculas que componen la atmósfera.
Otras ondas aparte de la luz, también experimentan reflexión cuando cambian de un medio a otro, por ejemplo el sonido. Los efectos se perciben de una manera diferente, claro está, pero el principio físico es común a todos estos fenómenos.
¿Cómo se produce la reflexión de la luz?
Supongamos un haz de luz que viaja en línea recta y una superficie plana, lisa y pulimentada, como un espejo. Estos rayos inciden sobre la superficie con un cierto ángulo, llamado ángulo de incidencia y denotado como θi, el cual se mide siempre respecto a la normal, que es una línea imaginaria perpendicular a la superficie del espejo.
Lo que se observa experimentalmente es que el haz de luz se refleja sobre una superficie pulida, con un ángulo de reflexión del mismo valor que el ángulo de incidencia.
El haz reflejado tiene la misma longitud de onda que el rayo incidente, por esta razón los colores de la imagen son los mismos que los del objeto real.
Por otra parte, la recta normal a la superficie que pasa por el punto de incidencia P, así como los rayos entrante y reflejado se encuentran todos en un mismo plano, llamado plano de incidencia.
Las leyes de la reflexión de la luz
El comportamiento de la luz antes descrito, se puede resumir en las dos leyes de la reflexión como sigue:
1.- El ángulo de incidencia θi es igual al ángulo de reflexión θr:
θi = θr
2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie especular se encuentran todos en un mismo plano (ver la figura 2).
Tipos de reflexión y ejemplos
La luz se refleja en mayor o menor medida sobre una superficie, pero algunas permiten la formación de imágenes y otras no, eso depende de lo suave y pulida que sea la superficie. Se distinguen dos tipos de reflexión:
- Especular
- Difusa
Reflexión especular
La reflexión especular ocurre en superficies planas y bien pulimentadas, como los espejos, superficies metálicas muy bruñidas y cuerpos de agua tranquila como lagos.
Vidrieras
En las vidrieras lisas y transparentes también se produce reflexión especular, pero debido a la transparencia, una parte de la luz incidente se transmite al otro lado, haciendo posible ver lo que hay al otro lado. En cambio en un espejo plano corriente casi toda la luz que incide se refleja.
Cuanto más normal sea el ángulo del haz incidente (más cercano a la perpendicular), mayor es la transmisión. En cambio, si el haz se dirige más bien rasante, la proporción de luz reflejada es mayor.
Reflexión en lagos y estanques
La reflexión especular es un fenómeno natural que cotidianamente facilita el arreglo personal y produce imágenes de gran belleza, como cuando se reflejan el cielo y las montañas en las superficies tranquilas de los lagos y estanques.
En dispositivos ópticos
La reflexión también se usa para fabricar espejos que forman parte de multitud de dispositivos ópticos: telescopios y microscopios, por mencionar algunos, redirigiendo y concentrando adecuadamente los rayos de luz.
Reflexión difusa
Hay superficies que por más suaves que parezcan a primera vista y al tacto, cuando se ven con un microscopio, se aprecia que presentan irregularidades, como una hoja de papel por ejemplo.
La ley de reflexión θi = θr se cumple de la misma manera que lo hace para las superficies especulares, solo que no existe una línea normal única, a causa de las irregularidades. Por eso los ángulos de reflexión son variados, y la luz sale reflejada en muchas direcciones distintas.
Siempre que la rugosidad de la superficie es mayor que la longitud de onda de la luz incidente, ocurre la reflexión difusa, de lo contrario la reflexión es especular.
La rugosidad de la superficie se estima al considerar las elevaciones microscópicas que presenta: si la distancia que separa elevaciones sucesivas es menor que la octava parte de la longitud de onda de la luz incidente, se considera que la superficie es pulimentada.
Ya que la mayor parte de los objetos no emite luz propia, la reflexión difusa es muy deseable para que los objetos se hagan visibles desde cualquier dirección.
La próxima vez que el lector salga a dar una vuelta, puede observar los siguientes ejemplos cotidianos de reflexión de la luz.
Columnas en cuerpos acuáticos
Cuando se trata de la reflexión en el agua de fuentes luminosas como el Sol, la Luna o las luces de la ciudad, se producen en el agua las típicas columnas de luz.
Se debe a que la superficie del agua, incluso si es tranquila, se ondula suavemente, comportándose como un conjunto de espejos en vez de uno solo. Estos espejos tienen orientaciones cambiantes y en cada uno hay una imagen reflejada ligeramente diferente.
Columnas en el pavimento húmedo
Las columnas de luz se forman asimismo en el pavimento de las calles húmedas por la lluvia, gracias al alumbrado público, los semáforos y las luces vehiculares.
Referencias
- Giambattista, A. 2010. Physics. 2nd. Ed. McGraw Hill.
- Glencoe Science. 2009. Physical Science with Earth Science. McGraw Hill Glencoe.
- Hewitt, Paul. 2012. Conceptual Physical Science. 5th. Ed. Pearson.
- Thomas Griffith, W. 2007. Física Conceptual. Mc Graw Hill.
- Tippens, P. 2011. Física: Conceptos y Aplicaciones. 7ma Edición. McGraw Hill.
- Universidad Complutense de Madrid. Imágenes de fenómenos ópticos cotidianos como apoyo a la docencia en Óptica. Recuperado de: webs.ucm.es.