Este fenómeno bien observado, además de varios otros, siempre me ha fascinado. Somos muy conscientes de varias teorías, experimentos y aplicaciones prácticas de este conocido fenómeno, pero ¿está establecido lo que sucede en la base de la reflexión?
Mi profesor de secundaria me dijo una vez que cada vez que la luz incide sobre cualquier superficie reflectante, sus electrones absorben la energía del fotón y liberan la misma energía. Si esto es realmente cierto, entonces tengo muchas preguntas para continuar, pero si no lo es, ¿qué es la reflexión, cómo y por qué tiene lugar?
La pregunta ¿Qué ES la reflexión? es realmente un duplicado del tuyo, pero sospecho que la respuesta puede ser un poco breve para ti.
Una onda de luz, como cualquier onda electromagnética, es una combinación de un campo eléctrico y magnético oscilante. Estos campos ejercen una fuerza oscilante sobre los electrones en cualquier material que golpea la onda, y esos electrones comienzan a oscilar en respuesta. Sin embargo, un electrón oscilante emite radiación electromagnética y esta radiación interfiere con la luz incidente.
Para calcular lo que sucede en la interfaz, debe tener en cuenta la luz incidente, la luz que se vuelve a irradiar desde el sólido hacia el vacío (es decir, la luz reflejada) y la luz que se vuelve a irradiar hacia el cuerpo del sólido (es decir, , la luz transmitida). Cuando haces esto, encuentras que la luz se refleja en el ángulo de incidencia y la luz se transmite en un ángulo dado por la ley de Snell. El cálculo es un poco complicado, pero si está interesado, tiene muchos ejemplos por el costo de un Google rápido.
Respuesta al comentario:
Las oscilaciones de los electrones son impulsadas por el campo EM entrante, por lo que la frecuencia de oscilación es la misma que la frecuencia de la luz entrante. La fase no necesita ser (que es el origen del cambio del índice de refracción).
En el mundo real, el reflejo no es independiente del color (es decir, la frecuencia de la luz), y este fenómeno se conoce como dispersión . Tampoco es independiente de la intensidad de la luz, lo que se conoce como no linealidad , aunque la no linealidad suele ser un efecto extremadamente pequeño.
Los electrones no reaccionan instantáneamente cuando incide la luz. La frecuencia más rápida a la que pueden reaccionar es la frecuencia del plasma .
Respuesta a la respuesta al comentario:
La energía se puede perder debido a las interacciones con la red y, de hecho, esta es la norma, por lo que la suma de las ondas reflejadas y transmitidas es generalmente menor que la onda incidente. La energía perdida termina como calor, es decir, vibraciones reticulares.
Sin embargo, el hecho de que se pierda energía no cambia la frecuencia de oscilación de los electrones, porque eso está determinado por la luz incidente. Eso significa que la frecuencia de la luz reflejada y transmitida es la misma que la luz incidente, es decir, el mismo color.
Si la luz incidente contiene diferentes frecuencias, como la luz blanca, el resultado puede ser un cambio en el color percibido. Por ejemplo, si proyectas luz blanca sobre oro, la luz reflejada es amarillenta. Sin embargo, el proceso de reflexión no cambia la frecuencia de la luz, sino que cambia las intensidades relativas de las frecuencias en la luz reflejada al absorber algunas frecuencias con más fuerza que otras.
La esencia de su pregunta es el principio fundamental de reflexión del nivel de secundaria .
La reflexión tiene lugar en una interfaz con diferente índice de reflexión .
A nivel atómico, su imagen de un electrón que absorbe energía de la luz es correcta. Piense en ello como un péndulo: el oscilador armónico . Sin atenuación, la frecuencia del oscilador permanece igual. Entonces, el color reflejado de la interfaz del espejo es el mismo.
De hecho, las matemáticas sobre la reflexión comienzan con el movimiento de una nube electrónica , como el oscilador armónico. Algunas frecuencias están menos atenuadas y el elemento tiene alta reflectividad. A cierta frecuencia, la energía es suficiente para excitar un nuevo estado externo y es menos probable que el fotón se vuelva a emitir. Para que sea sólido, se debe introducir una atenuación dependiente de la estructura interna del elemento. Esto actúa como cualquier fuerza disipativa sobre el movimiento del oscilador.
Sin embargo , con la atenuación , como la absorción dependiente de la longitud de onda, los espejos dorados difieren de los espejos de aluminio comunes en su baño. Se debe leer una explicación sobre el reflejo de diferentes metales para profundizar en el tema. En resumen: el aluminio refleja todo el espectro visible mientras que el oro carece de reflejo en el régimen azul.
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