¿Cómo podemos ver un objeto en una habitación con bombilla...?

Creo que su ilustración responde bastante bien a su propia pregunta. No se garantiza en absoluto que un rayo reflejado llegue al ojo; sin embargo, estoy seguro de que puede emitir un rayo entre la fuente de luz y el ojo que rebota en el objeto. Tenga en cuenta que el objeto que ha dibujado tiene reflejos perfectamente especulares, mientras que la mayoría de los objetos a su alrededor tendrán un grado de textura superficial que resultará en superficies normales que varían mucho en distancias pequeñas, lo que resulta en un grado de reflejo lambertiano. En este régimen, hay muchos caminos diferentes que puede tomar un fotón entre la fuente de luz y el ojo. Agregue la refracción, la dispersión del subsuelo y el resto, y obtendrá una mejor imagen de los entornos cotidianos, donde la luz se dispersa y rebota por todas partes.

Las otras respuestas han cubierto que la mayoría de los objetos dispersan la luz ( reflexión difusa ) y, por lo tanto, son visibles de manera similar desde cualquier ángulo. Pero también considere un objeto perfectamente brillante, con solo reflejo especular , como supuso en su pregunta original. ¡No sería invisible! Considere una esfera pequeña, como una bola con cojinete de bolas. Se ve "brillante". Pero si lo examina detenidamente, verá que su apariencia es una imagen distorsionada de la habitación que lo rodea, cuyas paredes probablemente sean de reflexión difusa.

Una herramienta útil para pensar en esto es reconocer que es posible seguir el camino de un rayo de luz hipotético hacia atrás desde su ojo a través de muchos reflejos. Si el rayo termina en una fuente de luz, entonces debes estar viendo luz en esa dirección; si el rayo termina en algo absorbente, entonces no lo estás. En gráficos por computadora, esto se conoce como trazado de rayos .

Eliminemos toda reflexión difusa. Suponga que usted (y una lámpara ideal) estuvieran en una habitación con paredes perfectamente espejadas (es decir, especulares) y una esfera espejada. Además, supón que absorbes toda la luz: eres perfectamente negro. ¿Qué vas a ver?

El espacio a tu alrededor parecerá ser un número infinito de imágenes de todo lo que hay en la habitación (el efecto de la "casa de los espejos"). Lo que verás será perfectamente blanco (para los rayos hacia atrás que llegan a la lámpara) o negro (para los que llegan a tu cuerpo).

Sin embargo, aún podrá reconocer la esfera reflejada, ¡debido a su característica distorsión de su imagen reflejada! Los bordes serán especialmente visibles, porque el ángulo de reflexión varía especialmente rápido allí.

Por otro lado, si las paredes fueran de un solo color y con un brillo perfectamente uniforme, solo verías un único punto en la esfera, el reflejo de la lámpara, y todo lo demás sería del mismo negro que las paredes. Y si fuera una caja en lugar de una esfera, solo verías el reflejo si lo mantuvieras en el ángulo correcto: la caja sería invisible por ser del mismo color que las paredes que refleja.

Aquí hay una simulación con trazado de rayos de la primera escena que describí. La luz es una esfera y "tu cuerpo" es una caja. Todos los reflejos en esta imagen tienen el ángulo de incidencia igual al ángulo de reflexión.

En aras de la editabilidad, aquí está el archivo de escena POV-Ray que produjo la imagen de arriba:

#include "colors.inc"
global_settings { max_trace_level 30 }
#declare Specular = finish {
  ambient 0
  reflection 1.0
  diffuse 0
  brilliance 0
}
camera {
  location  <-1, 1, -7.0>
  look_at   <0, 0, 0>
}
box {
  <-1,-4,-1>, <1,1,1>
  finish { reflection 0 diffuse 0 brilliance 0 }
  translate <-1, 1, 7.0>
}
sphere {
  <0,4,0>, 2
  pigment { color White }
  finish { ambient White }
}
plane { +y, -10 texture {Specular} }
plane { -y, -10 texture {Specular} }
plane { +x, -10 texture {Specular} }
plane { -x, -10 texture {Specular} }
plane { +z, -10 texture {Specular} }
plane { -z, -10 texture {Specular} }
sphere { <2,0,0>,1 texture {Specular} }

La mayoría de las superficies dispersan la luz por dos razones. En primer lugar, no son planos, por lo que en cada punto en el que incide un rayo, habrá cierto grado de divergencia. En segundo lugar, la dispersión electromagnética es fuerte en la mayoría de los materiales. Entonces, en lugar de ser absorbida, traspasada o reflejada, la luz a menudo se dispersará en una nueva dirección.

Por lo general, los objetos reflejan la luz en todas las direcciones, por eso los ves desde cualquier ángulo. Esto se llama dispersión difusa .

OTOH, algunas superficies tienden a dispersar la mayor parte de la luz solo en direcciones específicas. Por ejemplo, las superficies metálicas reflejan la luz que dibujaste en la imagen. Esto se llama dispersión especular , y tales superficies se llaman brillantes . Este tipo de dispersión se observa debido a una estructura cristalina de la materia.

De modo que la mayoría de las superficies dispersan la luz en todas las direcciones, mientras que la intensidad de la luz dispersada depende del ángulo y, por lo general, es la más alta para el ángulo que dibujó. Los casos extremos son:

• Superficies mates, gas/niebla, etc. No tienen dispersión especular explícita.
• Superficies metálicas planas ideales (espejo). Esos no tienen dispersión difusa.

Por cierto, la bombilla no revelará un espejo.