7.3: Reflexión
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La reflexión es el retorno por una superficie de parte de la luz que cae sobre esa superficie. (Otras partes se absorben o refractan).
Hay dos leyes principales (llamadas “las leyes de la reflexión”) que juegan un papel en esto:
- El ángulo de reflexión de un rayo (r) de luz es igual al ángulo del rayo de incidencia (i).
- El rayo incidente (I), el rayo reflejado (R) y el normal (NO) se encuentran todos en el mismo plano. En este caso, es el plano del monitor de tu computadora.
Figura\(\PageIndex{1}\): Ley de la reflexión
El ángulo de incidencia (ION) y el ángulo de reflexión (NOR) se miden ambos por referencia a una línea imaginaria llamada normal (NO), que es perpendicular a la superficie reflectante (HP), en el punto de incidencia (O). El punto de incidencia es el punto en el que el rayo incidente incide sobre la superficie reflectante.
Comprender estos principios básicos es importante para comprender los muchos términos gemológicos que se utilizan para describir los efectos ópticos causados por la reflexión.
Entre esos efectos se encuentran:
Avanzada
Reflejo Fresnel
Para la luz incidente cercana a la normal (a aproximadamente 10°), la cantidad de reflexión se puede calcular mediante la ecuación de Fresnel para reflectividad.
\[Amount \ of \ reflection = \frac {(n_2 - n_1)^2}{(n_2 + n_1)^2}\]
Para la luz que viaja del aire al diamante que se traduce en:
\[\frac {(2.417 - 1)^2} {(2.417 + 1)^2} \approx 0.17 = 17%\]
Ángulo Brewster
En 1812, Sir David Brewster (1781-1868) describió un nuevo fenómeno de luz. Encontró que, cuando la luz cae sobre un objeto ópticamente más denso (como el agua) en cierto ángulo, la componente reflejada de la luz no polarizada quedará completamente polarizada en el plano de la superficie fuera de la que se refleja. En el caso del agua, sería el plano horizontal.
También observó que el ángulo del rayo refractado estaba a 90° con respecto al rayo reflejado (en este ángulo específico).
Este ángulo se llama The Brewster Angle. Varía por cada dos materiales que están en contacto, en relación con los índices de refracción de los materiales.
Figura\(\PageIndex{2}\): Ángulo Brewster
Cuando se conocen los índices de refracción de ambos materiales, se puede calcular el ángulo Brewster.
\[\arctan \theta_B = \frac {n_2}{n_1}\](donde θ B es el ángulo entre el rayo incidente y la normal).
Esto último permite utilizar la reflexión como ayuda para determinar el índice de refracción de las piedras pulidas.
Como el rayo reflejado está completamente polarizado en el plano horizontal en ese ángulo específico, se podría insertar un filtro polarizador orientado verticalmente para bloquear toda la luz reflejada (similar a cómo funcionan las gafas de sol). Al medir el ángulo de la luz incidente, momento en el que ninguna luz pasa a través del filtro polarizador, se puede calcular el índice de refracción.
Si se utilizara luz monocromática que se polariza en el plano vertical, no habría necesidad de un filtro de polarización orientado horizontal ya que en el Ángulo Brewster esa luz no se reflejará. Este es el principio de “The Brewster Angle Meter” desarrollado por Peter Read.