¿Por qué la luz se refleja más intensamente cuando golpea una superficie en un ángulo grande?

Primero, solo quiero recordarles a los lectores que NO es cierto que "más ángulo de mirada siempre significa más reflexión". Para la luz polarizada p, a medida que el ángulo se aleja de lo normal, se vuelve cada vez menos reflectante, luego en el ángulo de Brewster no es reflectante en absoluto, y luego más allá del ángulo de Brewster se vuelve más reflectante nuevamente:

Sin embargo, es ciertamente cierto que a medida que el ángulo se acerca perfectamente a la mirada, el reflejo se acerca al 100%. Aunque la pregunta pide respuestas no matemáticas, la matemática es bastante simple y comprensible en mi opinión... aquí está como referencia. (No tengo ninguna respuesta no matemática que sea mejor que la de otras personas).

Las condiciones de frontera de las ecuaciones de Maxwell dicen que ciertos componentes de los campos eléctricos y magnéticos tienen que ser continuos a través de la frontera. La situación en un ángulo de casi mirada es que las ondas de luz entrantes y reflejadas se cancelan casi perfectamente entre sí (fase opuesta, magnitud casi igual), sin dejar casi ningún campo en un lado del límite; y dado que casi no hay luz transmitida, tampoco hay campos al otro lado del límite. Entonces todo es continuo, "cero es igual a cero".

La razón por la que esto no puede funcionar en otros ángulos es que dos ondas no pueden interferir destructivamente a menos que apunten en la misma dirección. (Si dos ondas tienen campos eléctricos iguales y opuestos y campos magnéticos iguales y opuestos, entonces tienen que apuntar en la misma dirección, hay una "regla de la mano derecha" al respecto). En el ángulo de observación, las ondas incidente y reflejada apuntan casi la misma dirección, por lo que pueden interferir destructivamente. En otros ángulos, las ondas incidente y reflejada apuntan en direcciones diferentes, por lo que no pueden interferir destructivamente, por lo que tiene que haber una onda transmitida para que las condiciones de contorno funcionen. :-)

Bueno, imagina dispararle a un pedazo de vidrio con una pistola. Si dispara en un ángulo de refilón, es más probable que rebote en el vidrio sin dañarlo. Esto se debe a que el impulso requerido para reflejar la bala es menor para ángulos rasantes poco profundos, ya que la mayor parte del impulso de la bala es paralelo a la interfaz. Ahora, obviamente, la física de reflejar un fotón es muy diferente a la de reflejar una bala, pero la analogía es que el impulso requerido para reflejar el fotón se vuelve más pequeño y se vuelve relativamente "más fácil" para el medio suministrar ese pequeño impulso que dejar que el pasan los fotones.

Bien debemos diferenciar entre polarización syp y debemos recordar que la luz excita dipolos eléctricos en el medio. Los dipolos eléctricos oscilantes tienen un patrón de radiación anisotrópico con un máximo en la dirección peripendicular al vector de momento dipolar y con radiación cero a lo largo del eje del vector de momento dipolar.

Para la polarización s, es sencillo responder a la pregunta: con ángulos de incidencia grandes (procedentes del aire hacia un medio), la probabilidad de que la luz interactúe con los dipolos cercanos a la superficie es mayor debido al hecho de que recorre un camino más largo en el espacio cercano. región de la superficie, y dado que los dipolos cercanos a la superficie pueden dispersarse fuera del medio mucho más probable que los dipolos que residen más lejos (el campo electromagnético oscilante disminuye con la tercera potencia de la distancia en el campo cercano = dentro de una distancia de longitud de onda). El haz reflejado emerge entonces en la dirección de la interferencia constructiva de los campos lejanos del dipolo.

Para la polarización p, todo lo que se ha escrito para la polarización s sigue siendo válido con la influencia adicional de la anisotropía direccional ( https://en.wikipedia.org/wiki/Dipole#Dipole_radiation ) de la dispersión del dipolo. Esta influencia suprime completamente la radiación en el plano de polarización y perpendicular (90°) a la dirección de propagación, por lo que la reflexión inicialmente sigue la reflectividad de la polarización s, pero pronto comienza a disminuir al aumentar el ángulo de incidencia y desaparece en el ángulo de Brewster (donde el ángulo entre el haz en medio = haz transmitido y haz reflejado sería de 90°). Por encima del ángulo de Brewster, esta supresión vuelve a ser más débil y la reflectividad crece rápidamente y alcanza el mismo valor que para la polarización s con un ángulo de incidencia de 90°.

la analogía de user1631 se mantiene. Puede pensar en el reflejo como la superficie que genera una onda electromagnética que cancela la onda entrante en el lado no reflectante y refleja la onda en el lado reflectante.

En un ángulo de incidencia alto, esta onda necesita tener una intensidad alta. A un ángulo de incidencia bajo, la onda necesita una intensidad menor.

A intensidades más altas, más de esta "onda reflectante" se transmitirá a través de la superficie o se convertirá en energía desperdiciada.

En otras palabras, en ángulos bajos, solo necesita cambiar un poco la dirección del vector EM. En ángulos altos, necesita cambiar de dirección por completo.

¿Cómo funciona la reflexión? podría ayudar.

Aquí está su analogía: ¿Qué tal un juego de Red Rover, Red Rover, envíe a Waldyrious a otra parte?

Aquí está su explicación intuitiva:

Considere que su partícula (una partícula Waldyrious notablemente similar a un fotón, por así decirlo) está representada por un vector. Debido a que estamos hablando de un fotón (ejem, una partícula de Waldyrious), la velocidad debe ser tos constante , y también la masa debe ser tos constante . Por lo tanto, su vector estará representado solo por dirección.

Considere también que cualquier barrera representada por un plano con un índice de refracción distinto de cero, hacia el cual se dirige la partícula, tiene un valor numérico asociado (en nuestra analogía, es una línea de profesores de física entrelazando codos remendados de cuero, tweed chaquetas y todo). Este valor de índice de refracción indicará la energía requerida para penetrar la barrera (¿estamos hablando de nuevos profes de 26 años, o de la variedad vieja y polvorienta?). Para facilitar la comparación, supongamos que el número sea un rango entre 1, que representa la energía exacta de un fotón, y cero.

Cuanto más cerca de la perpendicular está el vector, con respecto al plano, más cerca está de 1 la energía del fotón, quiero decir de Waldyrious, impartida hacia la barrera. Imagina que las matemáticas son trigonométricas (no lo es, pero pediste una analogía , no una lección de cálculo). Cuanto más lejos de la perpendicular, o usando su terminología, cuanto mayor sea el ángulo en el que la partícula golpea la barrera, se contribuye menos impulso hacia adelante para atravesar la barrera, y en su lugar rebota...

Corre derecho y fiel, Waldyrious. ¡Golpea tan cerca de la perpendicular como puedas, y todo tu impulso hacia adelante se impartirá hacia la siempre vigilante pared de profesores! Desvíate de ese camino y no podrás penetrar esa barrera y ser reflejado.

Quizás se deba a que, en el caso de la incidencia rasante, hay muchos más dispersores en el camino del fotón. Al menos por eso creo que observamos el reflejo de los rayos X y pudimos construir Chandra y Rosat.

Pero me gustaría escuchar una mejor explicación también.

El área de la intersección del rayo con la superficie en A es mayor que el área de la intersección en B.

A mayor área corresponden más átomos para reflejar la luz.

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Una justificación:

Las ecuaciones relacionadas con los gráficos en la respuesta de Steve (los coeficientes reflejados$R_s and R_p$) son las ecuaciones de Fresnel cuando leí allí$(n_1/n_2\cdot\sin\theta_i)^2$Veo una proporcionalidad a la zona.
Los ángulos están en relación con la normal y sin² traza un área. Una sensibilidad de las ecuaciones en relación con este factor es evidente en los gráficos ($\theta_i$), porque$\sin\theta_i, \sin\theta_i^2$'seguirá' la forma de ($\theta_i$)
Creo que mi punto de vista está justificado.

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los rayos reflejados están ausentes en la foto. No es relevante.