1.2: Reflexión en una superficie plana

La ley de reflexión de la luz es meramente que el ángulo de reflexión\(r\) sea igual al ángulo de incidencia\(i\). Realmente hay muy poco de lo que se pueda decir de esto, pero voy a tratar de decir lo poco que hay que decir.

1. Se acostumbra medir los ángulos de incidencia y reflexión desde la superficie normal a la reflectante en lugar de desde la superficie misma.
2. Algunos profesores curmudgeonly pueden pedir la ley S de reflexión, y te darán solo medias notas si descuidas agregar que el rayo incidente, el rayo reflejado y lo normal son coplanares.
3. Un espejo plano forma una imagen virtual de un objeto real:

o una imagen real de un objeto virtual:

4. Por lo general se dice que la imagen está tan atrás del espejo como el objeto está frente a él. En el caso de un objeto virtual (es decir, la luz que converge en el espejo, presumiblemente de alguna lente grande en algún lugar a la izquierda) tendrías que decir que la imagen está tan lejos frente al espejo como el objeto está detrás de él.
5. Si el espejo se\(v\) alejara a gran velocidad de un objeto real, la imagen virtual se movería a velocidad\(2v\). Te dejaré pensar en lo que sucede en el caso de un objeto virtual.
6. Si el espejo girara en ángulo\( \theta \) (o girara a una velocidad angular ω), el rayo reflejado giraría a través de un ángulo\( 2 \theta \) (o a una velocidad angular\( 2 \omega\)).
7. Solo las superficies lisas y brillantes reflejan la luz como se describió anteriormente. La mayoría de las superficies, como el papel, tienen irregularidades diminutas en ellas, lo que resulta en que la luz se dispersa en muchas direcciones. Se han propuesto diversas ecuaciones para describir este tipo de dispersión. Si la superficie reflectante se ve igualmente brillante cuando se ve desde todas las direcciones, se dice que la superficie es una superficie de ley de Lambert perfectamente difusa. La reflexión según la\(r = i \) ley de la reflexión, con el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal siendo coplanaria, se llama reflexión especular (latín: espéculo, un espejo). La mayoría de las superficies son intermedias entre los reflectores especulares y las superficies perfectamente difusas. Este capítulo trata exclusivamente de la reflexión especular.
8. La imagen en un espejo se invierte de izquierda a derecha, y de atrás hacia adelante, pero no se invierte hacia arriba y hacia abajo. Discutir.
9. Si no has leído A través del espejo y Lo que Alice encontró allí, te falta algo.

La luz va de A a B vía reflexión desde un punto P en un espejo.

La distancia\(s\) recorrida viene dada por

\[ s = \sqrt{a^2 + x^2} + \sqrt{a^2 + ( b - x )^2 } \label{eq:1.2.1} \]

Aquí está la distancia recorrida en función de la posición del punto P:

El camino que realmente toma la luz es el camino tal que la distancia recorrida es mínima, que es tal que P está horizontalmente a medio camino entre A y B. Se puede ver esto en la gráfica, o diferenciando la expresión anterior para\(s\). Esto significa que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Puede considerar esta observación como un trivium ligeramente interesante, o como un principio fundamental de la significación más profunda. Cualquiera que sea tu elección, te encontrarás con muchos otros ejemplos de la naturaleza operando con Least Action. Y no tendrás que esperar mucho tiempo. Hay otro en la siguiente sección.