Las simulaciones de reflexión de la luz online de esta página te van a permitir profundizar en la comprensión del mecanismo de reflexión de la luz, sus parámetros principales y las leyes que la gobiernan.
Qué es la reflexión de la luz
Si un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, parte de la luz es reflejada y parte entra como rayo refractado en el segundo medio. La cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios.
Específicamente, la reflexión de la luz es el fenómeno por el cual la luz que incide sobre una superficie es desviada y devuelta al medio en el que se encuentra. Este proceso se debe al comportamiento de la luz como onda electromagnética que se propaga en el vacío y en medios materiales con una velocidad constante y rectilínea, pero que altera su dirección de propagación cuando encuentra una superficie.
La cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios y se puede ver alterada por diversos factores como los materiales de ambos medios o la rugosidad de la superficie.
Optica geométrica
La óptica geométrica es la parte de la óptica que trata, a partir de representaciones geométricas, de los cambios de dirección que experimentan los rayos luminosos en los distintos fenómenos de reflexión y refracción.
La óptica geométrica parte de los siguientes supuestos:
– La luz se propaga rectilíneamente
– Los rayos luminosos son reversibles. El camino seguido por un rayo es independiente de que se produzca en un determinado sentido o en su contrario.
– Se cumplen las leyes de la reflexión y de la refracción.
Con estos sencillos fundamentos podemos determinar el paso de la luz a través de los distintos instrumentos ópticos, como la lupa, el microscopio, el telescopio óptico, etc., y la forma, el tamaño y la posición de las imágenes obtenidas por medio de ellos.
Los conceptos fundamentales de la óptica geométrica son:
Rayo incidente. Rayo de luz que llega a la superficie de separación de ambos medios
Línea normal. Línea normal perpendicular a la superficie de separación en el punto de incidencia
Angulo de incidencia. Angulo formado entre el rayo incidente y la normal
Rayo reflejado. Rayo que sale rebotado de la superficie de separación de ambos medios
Angulo de reflexión. Angulo formado entre el rayo reflejado y la normal
Rayo refractado. Rayo que atraviesa la superficie de separación y se propaga por el segundo medio
Angulo de refracción. Angulo formado entre el rayo refractado y la normal
Estudia en este laboratorio virtual de óptica geométrica el funcionamiento de la reflexión y la refracción de a luz.
Leyes de reflexión de la luz
La reflexión de la luz se rige por las leyes de reflexión. Estas leyes son fundamentales para entender cómo la luz se comporta al reflejarse en superficies.
Primera Ley de Reflexión
El rayo incidente, la normal a la superficie de incidencia y el rayo reflejado están en el mismo plano.
Segunda Ley de Reflexión
El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Esto significa que la luz reflejada sigue una trayectoria simétrica con respecto a la normal.
Aquí puedes estudiar en detalle las leyes de la reflexión y comprobar como al modificar el ángulo de incidencia también se modifica el ángulo de reflexión y ambos son siempre iguales.
Figura 2. Ley de reflexión de la luz
Superficies lisas y superficies rugosas
Las leyes de reflexión son aplicables a todas las superficies reflectantes, ya sean horizontales, verticales o incluso curvas. Siempre que podamos trazar la normal en el punto de incidencia, la luz seguirá estas reglas predecibles.
Si la superficie del segundo medio es lisa, las normales a los distintos puntos de la superficie son todas paralelas. Ello permite la formación de imágenes y es el principio fundamental del funcionamiento de los espejos. Observa aquí como se forma la imagen de un espejo.
Por el contrario, si la superficie del segundo medio es rugosa, las normales a los distintos puntos de la superficie tienen direcciones aleatorias. En ese caso, los rayos que se encuentren en el mismo plano al salir de una fuente puntual de luz tendrán un plano de incidencia, y por tanto de reflexión, aleatorio. Esto hace que se dispersen y no puedan formar una imagen.
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Figuras 3 y 4. Reflexión especular y reflexión difusa
Aplicaciones de la reflexión de la luz. Espejos y fibra óptica.
La reflexión de la luz es un proceso fundamental en la física y la óptica que tiene numerosas aplicaciones.
El funcionamiento de los espejos está basado en el principio de reflexión de la luz. Las aplicaciones y dispositivos derivados de la aplicación de espejos son muchísimas: telescopios, reflectores, faros, etc., etc. Aquí tienes un ejemplo sencillo de formación de una imagen por reflexión en un espejo.
La fibra óptica es una nueva aplicación práctica de la reflexión de la luz. Cuando la luz entra por un extremo de un tubo macizo de vidrio o plástico, puede verse reflejada totalmente en la superficie exterior del tubo y, después de una serie de reflexiones totales sucesivas, salir por el otro extremo. Observa aquí su funcionamiento. Es posible fabricar fibras de vidrio de diámetro muy pequeño, recubrirlas con un material de índice de refracción menor y juntarlas en haces
Figuras 5 y 6. Aplicaciones de reflexión de la luz. Espejos y fibra óptica
Simulaciones de reflexión de la luz
Ley de reflexión de la luz
En esta simulación se estudia la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión cuando un haz de luz incide sobre una superficie reflectante.
Reflexión de luz de una vela en un espejo
Esta simulación nos permite observar como es la reflexión de una vela en un espejo y como se ve la imagen en el ojo. Arrastra la vela y comprueba los resultados.
Reflexión de la luz en un cable de fibra óptica
Esta simulación nos permite cambiar el grosor y la forma de un cable de fibra óptica y observar como es la reflexión de la luz en su interior.
Reflexiones de luz múltiples
Esta simulación nos permite ver cómo se generan distintas imágenes mediante reflexiones múltiples. Cambia el ángulo entre los espejos y haz click en cada uno de los puntos naranja para observar el proceso.
Laboratorio virtual de reflexión y refracción de la luz
En esta última de nuestras Las simulaciones de leyes de reflexión de la luz online se explora la curvatura de la luz entre dos medios con distintos índices de refracción. Ve cómo el cambiar de aire a agua y a vidrio cambia el ángulo de reflexión. Juega con prismas de diferentes formas y crea un arco iris.
Ficha
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