Reflexión y leyes de la reflexión

La reflexión es un proceso muy básico con el que nos encontramos en el día a día. No podemos imaginar nuestra vida sin reflexión. Las cosas que podemos ver se deben a la reflexión cuando los rayos de luz caen sobre nuestros ojos a través del objeto y podemos ver. La razón detrás del hecho de que podemos ver nuestra cara en el espejo o en el río es el reflejo. La reflexión también es responsable del eco del sonido que escuchamos, se debe a la reflexión del sonido. La reflexión también se usa para encontrar la profundidad de los océanos. 

Del párrafo anterior, queda claro que la reflexión es un fenómeno muy común de nuestra vida y es importante estudiar este fenómeno natural para una mejor comprensión de este universo.

La óptica es una rama de la física que se ocupa del fenómeno relacionado con la luz. Se divide además en dos sub-ramas: 

• Óptica de rayos: la óptica de rayos se basa en la propagación rectilínea de la luz y se ocupa de espejos, lentes, reflejos, refracciones, etc. La óptica de rayos se ocupa del fenómeno en el que la luz se trata como un rayo, lo que significa que no puede doblarse mientras viaja.
• Óptica ondulatoria: La óptica ondulatoria es una rama en la que se asocia una onda con la luz, y explica fenómenos como la difracción, la interferencia, la polarización, etc.

La óptica de rayos se ocupa del fenómeno en el que la luz se trata como una onda, lo que significa que puede doblarse mientras viaja. La óptica de rayos tiene muchos subtemas adicionales como la reflexión, la refracción, etc. En este artículo, aprenderemos sobre la reflexión y sus leyes.

¿Qué es el Reflejo de la luz?

La reflexión es un fenómeno natural de rebote de los rayos de luz cuando cae sobre una superficie lisa y brillante, por ejemplo, un espejo. Esto es lo que nos permite mirar el mundo que nos rodea porque el rayo de luz que se refleja en estas superficies cae sobre nuestra retina y esto nos permite ver.

El rayo de luz que cae sobre el espejo se conoce como rayo incidente y el rayo de luz que rebota en el espejo se conoce como rayo reflejado . La línea de puntos en el medio se denota como la normal, que siempre es perpendicular al espejo. El rayo incidente normal y el rayo reflejado se encuentran en el mismo punto del espejo.

Tipos de reflexión

Los reflejos específicos crean una imagen. Podemos observar que la imagen se invierte al girarla como si se reflejara en una superficie plana. Los reflejos curvos pueden ampliar o reducir las imágenes, por lo que un espejo curvo puede tener potencia óptica. Los espejos esféricos o parabólicos, por ejemplo, suelen tener superficies esféricas o parabólicas. Sobre esta base, las reflexiones se dividen en dos como:

• Reflexión regular: La reflexión regular es un tipo de reflexión que se realiza a través de una superficie lisa. En este tipo de reflexión, todos los rayos reflejados son paralelos entre sí y todos los rayos incidentes también son paralelos entre sí. Sigue las leyes de la reflexión. La impresión formada por este tipo de reflejo es muy brillante y clara.

Por ejemplo , espejo de reflexión a través del plano.

• Reflejo irregular: La mayoría de los reflejos que tienen lugar en este universo son reflejos de superficies ásperas e irregulares. Este tipo de reflexión se denomina reflexión irregular o reflexión difusa. En este tipo de reflexión, los rayos reflejados no son paralelos siempre que los rayos incidentes sean paralelos. Las imágenes formadas por este tipo de reflexión están distorsionadas y son difíciles de reconocer.

por ejemplo , Reflexión a través de la pared.

Leyes de la Reflexión

Después de aprender el significado de la reflexión, es necesario comprender las dos leyes que la gobiernan. Estas reglas se pueden usar para calcular la reflexión del rayo incidente en varias superficies, como un espejo plano, agua, superficies metálicas, etc. Considere las siguientes leyes de reflexión en el caso de un espejo plano:

Leyes de la Reflexión

• Cuando los rayos de luz inciden sobre la superficie lisa, el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia.

Para el caso dado, ∠AOB es el ángulo de incidencia (∠i) y ∠COB es el ángulo de reflexión (∠r) entonces, de acuerdo con la primera ley de reflexión, esto se puede escribir como:

∠AOB = ∠COB

o 

∠i = ∠r

• El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado deben estar en el mismo plano.

Por lo tanto, en este caso, el rayo incidente AO, el rayo reflejado CO y el BO normal a la superficie, todos se encuentran en el mismo plano.

Aplicaciones de la Reflexión

• La reflexión se utiliza en periscopios para ver a través de los submarinos.
• La reflexión es la razón por la que vemos objetos porque la imagen se forma en nuestra retina y el cerebro la manipula a través de señales.
• La reflexión por un espejo cóncavo y un espejo convexo tiene muchos usos como se indica arriba.
• La propiedad de reflexión se utiliza en campos médicos en diagnóstico y comunicaciones ópticas.
• Usando la ley de reflexión del sonido y la luz, podemos medir con precisión las distancias a los objetos.
• La reflexión es la razón por la que oímos el eco del sonido.

Ejemplos de Reflejo de Luz en la vida diaria

Los siguientes son algunos de los ejemplos más fascinantes de la reflexión de la luz en la vida cotidiana:

• El color azul del cielo: Debido a que la luz se dispersa en todas las direcciones cuando golpea diferentes partículas en la atmósfera, el cielo es azul. Debido a que el azul tiene una longitud de onda más corta que el rojo, se dispersa más. Por eso el cielo parece ser azul.
• El color rojo del atardecer: El atardecer es rojo porque el cielo ya ha dispersado gran parte de la luz azul que ha viajado por la atmósfera desde que comenzó el día. Como resultado, durante una puesta de sol, la luz roja domina.
• Las nubes se ven blancas: debido a que las gotas de agua en las nubes son significativamente más grandes que la longitud de onda de la luz, se ven blancas. Como resultado, todos los colores se dispersan en direcciones separadas para generar el blanco.

Problemas de muestra

Problema 1: Encuentra el ángulo de incidencia del rayo de luz, si el ángulo de reflexión es de 45°.

Solución:

Ya que, ∠i = ∠r

Por lo tanto, 

∠i = 45°

Entonces, el ángulo de incidencia del rayo de luz es de 45°.

Problema 2: Encuentra el ángulo entre el rayo normal y el reflejado si el ángulo entre el espejo y el rayo incidente es de 30°.

Solución:

Como sabemos, el espejo y la normal son perpendiculares entre sí.

Entonces, ∠i + ángulo entre el espejo y el rayo incidente = 90°

∠i + 30° = 90°

∠i =60°

Lo sabemos,

∠i = ∠r

Por lo tanto, 

∠i = 60° 

Esto implica,

∠r= 60°

Entonces, el ángulo entre el rayo normal y el reflejado es de 60° .

Problema 3: Dos espejos están situados en un ángulo de 45° entre sí. Un rayo de luz incide sobre el primer espejo con un ángulo de incidencia de 30°. Encuentra el ángulo de reflexión de la luz a través del segundo espejo.

Solución:

Para el primer espejo,

∠i = 30°

Por la ley de la reflexión,

∠i = ∠r

Entonces, ∠r=30°

Este rayo reflejado actuará como un rayo incidente para otro espejo. Sea i’ el ángulo de incidencia sobre otro espejo y r’ el ángulo de reflexión. Se formará un triángulo en la esquina con dos lados como espejos y el tercer lado como un rayo incidente y reflejado.

Primer ángulo = 45°

Segundo ángulo = 90° – 30° = 60°

Por la propiedad de la suma de los ángulos, 

Tercer ángulo = 180° – 45° – 60°= 75°

Ahora, podemos encontrar fácilmente el ángulo de incidencia del segundo espejo.

i’ = 90° – 75°= 15°

Por la ley de la reflexión,

yo’ = r’

Entonces, r’ = 15°

Por lo tanto, el ángulo de reflexión a través del segundo espejo es de 15° .

Problema 4: Encuentra el ángulo entre el espejo y el rayo reflejado si el ángulo entre el espejo y el rayo incidente es de 50°.

Solución:

Como sabemos, el espejo y la normal son perpendiculares entre sí.

Entonces, ∠i + ángulo entre el espejo y el rayo incidente = 90°

∠i + 50° = 90°

∠i =40°

Lo sabemos,

∠i = ∠r = 40°, 

Entonces ∠r = 40°

Como sabemos, el espejo y la normal son perpendiculares entre sí.

Entonces, ∠r + ángulo entre el espejo y el rayo reflejado = 90°

40° + ángulo entre espejo y rayo reflejado = 90°

Ángulo entre el espejo y el rayo reflejado = 50°

Por tanto, el ángulo entre el espejo y el rayo reflejado es de 50°.

Problema 5: Si dos espejos son paralelos entre sí y un rayo de luz incide en uno de los espejos con un ángulo de 35°, ¿cuál será el ángulo de reflexión después de reflejarse en el otro espejo?

Solución: 

Sea i el ángulo de incidencia en el primer espejo y r el ángulo de reflexión.

Y sea i’ el ángulo de incidencia sobre otro espejo y r’ el ángulo de reflexión.

yo=35°

Por la ley de la reflexión, 

yo = r

Entonces, r = 35°

Por matemáticas simples, r e i’ forman un par de ángulos interiores alternos.

Entonces, r = i’

i’ = 35°

De nuevo, por ley de reflexión:

yo’ = r’

Entonces, r’=35°

Por lo tanto, el ángulo de reflexión después de reflejarse en el otro espejo será de 35° .