Reflexión de la luz
La reflexión de la luz es un fenómeno óptico básico en la naturaleza que es conocido y analizado desde la Grecia clásica.
Euclides publicó las Leyes de la Reflexión hacia el siglo III a. C..
Su observación y medida están relacionados con el uso de superficies metálicas pulimentadas o espejos, conocidos ya en la antigüedad.
[4] René Descartes descubrió en 1626 la misma ley usando un modelo en el cual la luz se consideraba una presión transmitida a través de un medio elástico.
La perspectiva científica moderna puede parecer contradictoria debido a que la luz tiene doble naturaleza, conocida como dualidad onda-corpúsculo.
En este último caso, los rayos procedentes de un punto se reflejan en direcciones aleatorias y no convergen en ningún punto, por lo que no se genera ninguna imagen especular.
El sistema óptico del ojo humano se encarga de recoger los rayos difundidos por el objeto que le llega directamente y forma con ellos la imagen de dicho objeto.
[9] La reflexión difusa nos permite distinguir en la vida ordinaria los objetos por difusión directa de la luz en ellos.
[11] Aplicando el principio de Fermat a la reflexión: A es una fuente que emite rayos que se reflejan en una superficie horizontal plana y llegan al observador situado en el punto B.
Como la luz se propaga en el mismo medio homogéneo, para encontrar la trayectoria que debe seguir un rayo de luz de forma que emplee un tiempo mínimo en recorrerla, equivale a encontrar la trayectoria cuya longitud es mínima.
El punto P’ se denomina imagen del objeto P. Cuando estos rayos se perciben por el ojo, no pueden distinguirse de los rayos que procedieran de una fuente luminosa situada en P’ sin que hubiese espejo.
La imagen que se forma en un espejo plano tiene las siguientes propiedades: Mediante argumentos de geometría, de acuerdo con la ley de reflexión para cada punto objeto y su punto imagen por reflexión, se demuestra que la altura del objeto es igual a la altura de la imagen, y se obtiene además, que la imagen formada por un objeto colocado frente a un espejo plano está a una distancia por detrás del espejo igual a la del objeto por delante del mismo.
donde: M= Aumento lateral h'= Altura de la imagen h= Altura del objeto Esta definición es para cualquier tipo de espejo, sin embargo en los espejos planos M=1 porque h'= h. Los espejos con superficies distintas a las superficies planas tienen importantes aplicaciones prácticas y obedecen a las mismas leyes de reflexión.
Históricamente el más utilizado es el espejo curvo, que consta de un casquete esférico y este a su vez presenta la reflexión en la cara cóncava o en la convexa, dependiendo de la aplicación que se pretenda.
En este tipo de espejo las imágenes no se ven afectadas por las aberraciones de espejos curvos con otras simetrías, como sucede con los espejos esféricos cuando los rayos que inciden no están próximos al eje óptico (la zona próxima al eje óptico se denomina zona paraxial).
Los rangos del espectro electromagnético utilizado son UHF, SHF y EHF.
Una vez reflejados por la antena, los rayos cambian su simetría siendo perpendiculares a sus frentes de onda, en forma superficies parabólicas, para llegar finalmente al foco, el receptor.
La zona paraxial es aquella dentro de la cual las distancias al eje óptico son pequeñas comparadas con el radio del espejo.
Los espejos curvos, a excepción del parabólico, pueden producir imágenes borrosas y con falta de nitidez cromática.
Se conoce como aberraciones esféricas a las deformaciones sufridas cuando el tamaño del objeto supera la zona paraxial; en dicha zona, la curvatura del espejo se puede aproximar por la de una superficie parabólica.
Este problema fue resuelto mediante la óptica correctiva del instrumento COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) durante la primera misión espacial de servicios al Hubble, STS-61, en 1993.
En estas condiciones se observa que al aumentar el ángulo de incidencia
en el que la luz se refleja completamente, dejando de aparecer un rayo refractado.
Esto es debido a los límites que impone la ley de Snell para la refracción.
En la tabla se han calculado los ángulos límite para diferentes sustancias, suponiendo siempre como medio de refracción el aire.
Si mira directamente hacia el pescador (línea amarilla) no lo podrá ver, pero si mira a partir de las líneas rojas que definen el ángulo límite (agua-aire), y en el interior del tubo cónico de ángulo c = 97° que forman, podrá verlo.
[18] Su nombre se debe a su inventor, el ingeniero y óptico italiano Ignazio Porro.
Finalmente la imagen es reflejada hacia una lente ocular por un segundo prisma también de reflexión total situado en la base del periscopio.
La luz se propaga en un medio, el núcleo de la fibra, reflejándose continuamente sin refractarse a su través, debido a que se verifican las condiciones de reflexión interna total.
También se puede llevar a cabo utilizando espejos como en el retrorreflector de esquina.
