#209 o de Cómo se refleja la luz en un espejo. Voy a intentar simplificarlo bastante.
Para empezar, toda materia refleja en mayor o menor medida la luz. La reflexión está conjugada con la absorción del medio. Eso tiene que ver con el coeficiente de absorción óptica. Para esta explicación, vamos a imaginar un material que no absorba. (NOTA: Es decir, que tras la interación devuelva toda la energía y no se quede nada)
Cuando un fotón indice en una superficie, éste es absorbido por un átomo (por un electrón del átomo), el cual sube cierto nivel su energía y acaba liberándolo: decae el electrón del estado excitado al fundamental. Al decaer se emite un fotón, y como en este ejemplo no consideramos transferencia de energía al medio, la energía del fotón incidente y la emitida será la misma. (Si derivásemos por aquí, podríamos justificar por qué las cosas "tienen color").
Por otra banda hemos de tener en cuenta que los fotones tienen momento (o cantidad de movimiento). Una ley física conocida es la Ley de conservación del momento. Se entienden los choques elásticos: Pensemos en un juego de billar, si la mesa no tuviese rozamiento, cuando dos bolas chocan cambiando sus trayectorias y velocidades, la energía total del sistema final es igual a la energía del sistema inicial.
Choque entre dos monedas y conservación del momento lineal
El caso es que la luz tiene momento, como digo. Para el que no lo supiese o le cueste entenderlo, existe el curioso instrumento conocido como el radiómetro de Crookes: En una bombilla al vacío se dispone de una pequeña aguja, para minimizar el rozamiento, y en equilibrio sobre ésta habrá cuatro placas ortogonales dos a dos las cuales, bajo influjo de la luz (de su momento), empezarán a girar.
Radiómetro de Crookes en funcionamiento gracias al momento de la luz
Debido al momento de la luz y a la conservación del momento, un rayo de luz incidiendo en una superficie pulida ideal dará cuenta de la ley de reflexión. Si la superficie es rugosa, lo que tenemos es luz difusa, es decir, las reflexiones con la superficie serán en direcciones aleatorias perdiendo la direccionalidad del haz (menciono aquí el interesante y curioso efecto Speckle).
Reflexión (en una superficie lisa) y scattering (en una superficie rugosa)
Muy bien hda, buena chapa nos has dado, pero entonces... ¿Qué es un espejo y por qué refleja la luz? Con lo dicho un espejo es una superficie muy pulida y poco absorbente en la cual, transferida la energía de un fotón incidente, excitado el electrón con ella, decaído el electrón después, liberado un nuevo fotón y teniendo en cuenta la ley de reflexión gracias a la conservación del momento, obtenemos esa cualidad por la que nos son tan importantes los espejos: su muy buena reflexión.
