Reflexión

Leyes de la reflexión

Para discutir las leyes de la reflexión, necesitamos un montaje (ver la figura siguiente). Para una reflexión, necesitamos una superficie de reflexión y un rayo de luz entrante, y automáticamente tendremos un rayo de luz reflejado que tiene una dirección diferente a la delrayo entrante. La superficie de reflexión tiene una línea perpendicular que la atraviesa llamada normal, el rayo entrante (o incidente) forma un ángulo de incidencia${\theta }_i$con la normal, y el rayo reflejado forma un ángulo de reflexión${\theta }_r$con la normal. Las leyes de la reflexión son:

1. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie de reflexión están todos en el mismo plano;
2. El ángulo de incidencia es el mismo que el ángulo de reflexión:${\theta }_i={\theta }_r$;
3. El rayo reflejado está al otro lado de la normal que el rayo incidente.

Las leyes 1 y 3 son bastante intuitivas y puede que no necesites recordarlas explícitamente, pero es importante recordar la ley 2. Las leyes están muy bien ilustradas en la figura siguiente.

Este diagrama bidimensional (debido a la primera ley) de la reflexión ilustra la segunda y tercera leyes de la reflexión. Un rayo de luz comienza en P, se refleja en O y viaja hacia Q, Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0.

Es importante saber dibujar los rayos de luz que se reflejan en las superficies. Estos dibujos se llaman diagramas de rayos. La figura anterior es un ejemplo de diagrama de rayos.

Tipos y causas de la reflexión de la luz

Hay dos tipos principales de reflexión de la luz, y sus causas tienen que ver con que la superficie de reflexión sea lisa o rugosa.

Reflexión especular

Un espejo y el agua estancada son buenos ejemplos de superficies de reflexión lisas. La lisura de la superficie de reflexión significa que la normal a la superficie de reflexión permanece invariable (en el caso de las superficies de reflexión planas, o espejos planos) o cambia lenta y gradualmente (en el caso de las superficies curvas, en las que no profundizaremos en este artículo) de un lugar a otro de la superficie de reflexión. Las leyes de la reflexión dicen ahora que, como la normal es la misma en todas partes de la superficie de reflexión, la luz reflejada de un rayo de luz entrante tendrá todas la misma dirección.

Esto permite obtener imágenes virtuales, que son imágenes de objetos (reales) que parecen estar en un lugar en el que no están. La razón de esta falsa apariencia es que la luz que llega a nuestros ojos procede de una dirección que no es la del objeto. Mira la figura para ver una ilustración. La información que recibe el ojo le dirá que el objeto situado en el punto A, por ejemplo una manzana, está en algún lugar detrás del espejo (porque nuestro cerebro supone que la luz siempre ha viajado en línea recta), mientras que en realidad la manzana está delante del espejo, junto al ojo.

El ojo ve la manzana que está en el lugar A a través de un espejo plano. La dirección de la luz reflejada hace que el ojo piense que la manzana está en el lugar A', por lo que ve una imagen virtual, Wikimedia Commons.

Reflexión difusa

La mayoría de las cosas regulares tienen una superficie rugosa: el pan, las paredes, los árboles, etcétera. La superficie rugosa significa que la normal a la superficie de reflexión cambia mucho de un lugar a otro de la superficie. Las leyes de la reflexión dicen ahora que, como la normal es tan distinta, la dirección del rayo de luz reflejado también es distinta de un lugar a otro: la luz reflejada se difumina en distintas direcciones. Mira la figura siguiente para ver una ilustración de este efecto. Esto también significa que no existe la imagen especular en el caso de superficies de reflexión rugosas.

En (a), vemos reflexión difusa: la luz reflejada tiene diferentes direcciones. En (b), vemos la reflexión especular: la luz reflejada tiene una dirección y viaja como un rayo, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Ejemplos de reflexiones

Verse en el espejo del cuarto de baño (que es un espejo plano que provoca reflexión especular) es un ejemplo cotidiano de reflexión de la luz. Otro ejemplo de reflejos es el reflejo difuso que producen la mayoría de los objetos, y cómo éstos determinan el color que percibimos de un objeto.

De este modo, la reflexión de la luz determina en gran medida de qué colores son los objetos: los objetos rojos absorberán menos las frecuencias rojas que las demás frecuencias, etc. Sin embargo, no sólo la luz, sino todas las ondas pueden reflejarse.

Un ejemplo son las ondas sonoras: pueden reflejarse en las paredes de túneles o cuevas y volver hacia ti, haciéndote oír una reverberación o eco. Otro efecto de reflexión del sonido que la mayoría de nosotros hemos experimentado es que a veces parece que el sonido procede del lado tuyo donde hay una pared, mientras que el productor del sonido está claramente a tu lado opuesto. El último ejemplo de reflexión del sonido es el de los murciélagos que utilizan la ecolocalización: ellos mismos producen un sonido y luego escuchan los ecos producidos por el reflejo en las paredes para averiguar dónde están esas paredes.

Las ondas de agua también pueden reflejarse. Cuando las ondas de agua chocan contra una pared, una parte de ellas será absorbida y la otra parte se reflejará. Las reflexiones de las ondas distintas de la luz están determinadas por las mismas leyes de la reflexión de las que hemos hablado antes.

Importancia de la reflexión de la luz

La reflexión de la luz ha sido vital para gran parte de la vida en la Tierra. La mayoría de las cosas no emiten luz visible de forma natural, por lo que sólo podemos verlas porque reflejan la luz del Sol hacia nuestros ojos (recuerda que la mayoría de las cosas son rugosas, por lo que siempre habrá una parte de los rayos reflejados que llegue a nuestros ojos). Así pues, sin la reflexión de la luz, los animales serían ciegos a todo excepto al Sol y a otras cosas que producen luz visible por sí mismas.

Además, los distintos materiales reflejan, transmiten y absorben distintos colores de luz en cantidades diferentes. Esto hace que la luz solar reflejada se coloree. Este color proporciona a los animales información sobre los posibles materiales de que está hecho un objeto.