- elements
- Lleis de la reflexió
- primera llei
- segona llei
- Principi de Fermat
- Reflexió interna total de la llum
- Tipus de reflexió
- reflexió especular
- reflexió difusa
- reflexió mixta
- aplicacions
- retrorreflexión
- experiment
- Experiment de reflexió interna total de la llum
- causes
- conclusió
- referències
La reflexió de la llum és el fenomen òptic pel qual un raig de llum canvia de direcció i resulta reflectit quan incideix sobre la superfície de separació de dos mitjans, sense aconseguir travessar aquesta superfície.
Es tracta d'un fenomen bàsic que es dóna en la naturalesa i que es va començar a estudiar ja en la Grècia clàssica. No obstant això, les lleis que regeixen la reflexió de la llum no es van enunciar fins entrat el segle XVII. Va ser el científic holandès W. Snell qui va definir les lleis tant de la reflexió com de la refracció. D'aquesta manera, aquestes lleis van rebre el nom de Lleis de Snell.
Reflexió de la llum en l'aigua. Pixabay
La reflexió en si és un fenomen general que afecta totes les ones, si bé el cas de la llum és el més representatiu. Cada vegada que la llum incideix sobre un cos es produeix una reflexió. Depenent de quins colors de l'espectre absorbeix el cos i de quines reflecteix, veiem el cos d'un color o un altre.
La reflexió també està present en el nostre dia a dia en qüestions tan quotidianes com la formació de les imatges en els miralls. Aquestes imatges es poden explicar a partir de les lleis de la reflexió. També es pot apreciar en les imatges reflectides sobre la superfície de l'aigua, si bé en aquest cas també es dóna el fenomen de la refracció.
elements
A l'hora d'estudiar la reflexió de la llum, s'han de tenir en compte els següents elements: la llum, els dos mitjans, la superfície de separació dels mitjans, el raig incident, el raig reflectit i la normal a la superfície de separació.
En física, el terme llum inclou tot el camp de radiacions inclòs en l'espectre electromagnètic, i queda reservada l'expressió llum visible a la part de l'espectre que percep l'ull humà.
En la reflexió cal distingir dos mitjans. El primer és el mitjà pel qual es desplaça l'ona. El segon o bé no ho arriba a travessar o de fer-ho en ell es produeix la refracció de l'ona. Entre tots dos mitjans es troba el que es denomina separació dels mitjans.
La normal és una recta perpendicular a mapa de la separació dels mitjans. S'anomena raig incident a el feix de llum, que a través d'el primer mitjà arriba a la superfície de separació. Per la seva banda, raig reflectit és el que surt reflectit després de xocar el raig incident amb aquesta superfície.
Lleis de la reflexió
Si bé Euclides va ser el primer que va publicar unes lleis de la reflexió al segle III aC, la veritat és que va ser en 1621, amb l'astrònom i matemàtic holandès Willebrord Snell van Royen, quan es van establir les actuals lleis de la reflexió i la refracció.
A continuació, s'exposen les dues lleis de la reflexió.
primera llei
La primera llei es resumeix en la següent afirmació: el raig incident, la normal (o perpendicular a l'plànol) i el raig reflectit estan en el mateix pla de l'espai.
Angles de la reflexió de la llum. No machine-readable Autor provided. Arvelius assumed (based on copyright claims).
segona llei
La segona llei de la reflexió estableix que l'angle de reflexió és exactament el mateix que l'angle d'incidència.
Principi de Fermat
Tant les dues lleis de la reflexió anteriors, com les lleis de la refracció, es poden deduir a partir del principi de Fermat. Aquest principi afirma que la trajectòria que segueix un raig de llum entre dos llocs de l'espai és sempre en la que utilitza el menor temps possible.
Reflexió interna total de la llum
La reflexió total interna de la llum passa quan la llum es troba amb un medi amb un índex de refracció, n 2, menor que el de l'medi en què es troba, n 1. En aquest cas, la llum no és capaç de travessar la superfície de separació de dos mitjans i es reflecteix del tot.
Això sí, això només passa per angles d'incidència superiors als de l'anomenat com a angle crític.
La reflexió interna total és la causa dels centelleigs que es poden observar en un diamant tallat.
Tipus de reflexió
La reflexió pot ser de diversos tipus: especular, difusa o mixta. Que es produeixi un tipus de reflexió o una altra, dependrà principalment de l'tipus de superfície que es trobi al seu pas.
reflexió especular
Quan la llum incideix sobre una superfície polida i llisa, té lloc la reflexió especular.
reflexió difusa
En canvi, quan la llum incideix sobre una superfície no polida, la reflexió es produeix en totes les direccions de l'espai. Es diu, llavors, que s'ha produït una reflexió difusa.
MariaCasandra
reflexió mixta
Com el seu nom implica, la reflexió mixta es produeix quan es dóna una combinació de les dues anteriors.
aplicacions
La reflexió de la llum compta amb diferents aplicacions. Així, per exemple, el fenomen de la reflexió total s'empra en el que es coneix com a prisma de Porro, que s'utilitza en la fabricació de prismàtics.
També s'usa la reflexió total per a la propagació de la llum en els cables de fibra òptica. D'aquesta manera, si a casa teva comptes amb connexió a internet per fibra òptica, has de saber que part de la responsabilitat que gaudeixis d'ella es deu a la reflexió total de llum.
retrorreflexión
La retrorreflexión és una aplicació de la reflexió de la llum, consistent en reflectir la llum de tornada cap a l'origen o font, sigui quin sigui el seu angle d'incidència. Per aconseguir això, s'utilitzen superfícies reflectants planes.
Una aplicació concreta de la retroreflexió es dóna en els senyals de trànsit. Això permet que la llum dels fars es reflecteixin directament en la direcció de procedència. Així, el senyal apareix potenciada perquè el conductor rebi l'avís de el perill.
experiment
El fenomen de la reflexió de la llum es pot comprovar amb alguns senzills experiments casolans com el que et proposem a continuació. Pots fer-se a casa sense cap risc i comprovar com la física està a l'abast de la mà.
Experiment de reflexió interna total de la llum
Per realitzar aquest experiment únicament és necessari un got, aigua, llet i un punter làser.
En primer lloc, s'omple el got amb aigua, per a continuació afegir unes gotes de llet. Un cop fet això, s'apunta amb el punter làser cap al got per sota el nivell de l'aigua. D'aquesta manera, el feix de llum de l'punter travessarà l'aigua i es reflectirà en la superfície de separació de l'aigua amb l'aire.
A més, gràcies a les gotes de llet dissoltes en l'aigua, és possible seguir el recorregut complet de l'ona de llum i observar perfectament tant el raig incident com el raig reflectit. En qualsevol cas, l'ideal és realitzar l'experiment en una habitació amb poca llum per apreciar molt millor el dibuix de l'ona reflectida.
causes
Com ja hem explicat anteriorment, aquest fenomen només té lloc quan la llum passa d'un medi amb major índex de refracció a un amb un índex menor. De la mateixa manera, perquè això passi la llum ha d'incidir en la separació dels mitjans amb un angle superior a l'anomenat angle crític.
conclusió
La reflexió de la llum és un fenomen natural que ens acompanya diàriament en la nostra vida. Això és així, fins a tal punt, que percebem els colors gràcies a ella. Es té constància del seu estudi ja en la Grècia clàssica, si bé no seria fins al segle XVII amb Snell que es van començar a definir les normes que la governen.
En l'actualitat, les seves aplicacions són moltes i molt variades. Algunes, segurament ni te les haguessis imaginat, i és que intervenen en processos tan inesperats com la transmissió d'informació a través dels cables de fibra òptica.
No només la física està en tot quan ens envolta, també la llum ens acompanya inseparablement al nostre descobriment de la realitat. No en va, és gràcies a ella que percebem el món que ens envolta.
referències
- Light (nd). In Wikipedia. Recuperat el 27 de febrer, 2019, des en.wikipedia.org.
- Burke, John Robert (1999). Física: la naturalesa de les coses. Mèxic DF: International Thomson Editors.
- Reflexió interna total (nd). En Wikipedia. Recuperat el 28 de febrer, 2019, des en.wikipedia.org.
- Llum (nd). En Wikipedia. Recuperat l'1 de març, 2019, des en.wikipedia.org.
- Lekner, John (1987). Theory of Reflection, of Electromagnetic and Particle Waves. Springer.