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Reflexión

Storyboard

Un haz que incide sobre una superficie es reflejado bajo el mismo angulo que incide.

>Modelo

ID:(1374, 0)



La ley de reflexión

Imagen

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Aplicando el principio de Huygens se muestra que un haz que incide sobre una superficie se refleja bajo un angulo igual al de incidencia:

ID:(12758, 0)



Principio de Huygens: Reflexión, fuentes en superficie

Imagen

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Si una onda plana arriba a una superficie, el principio de Huygens establece que se deben considerar fuentes que irradian estrictamente sobre la superficie:

ID:(12660, 0)



Principio de Huygens: Reflexión, segunda fuente

Imagen

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Tras la primera se cera una segunda fuente mientras la primera irradia estrictamente:

ID:(12661, 0)



Principio de Huygens: Reflexión, tercera fuente

Imagen

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Tras la primera se cera una tercera fuente mientras las primeras dos irradia estrictamente:

ID:(12662, 0)



Principio de Huygens: Ondas de incidencia y reflexión

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Si se construye el frente de onda que se genera con las fuentes a lo largo de la pared muestra que se puede establecer una relación del angulo de incidencia (entre el haz de incidencia y la normal) y el de reflexión (entre el haz de reflexión y la normal):

ID:(12663, 0)



Principio de Huygens: Angulo de incidencia y reflexión

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Si se observa el triangulo en el centro se ve que ambos catetos son iguales por efecto de ser la velocidad de la luz igual para ambos haces. Por ello el triangulo es simétrico y los ángulos \phi_i es igual a \phi_r son iguales:

\\n\\nComo los ángulos respecto de la normal son\\n\\n

\theta_i = \displaystyle\frac{1}{2}\pi - \phi_i

\\n\\n

\theta_r = \displaystyle\frac{1}{2}\pi - \phi_r

por lo que el angulo de incidencia es igual al de reflexión.

ID:(12664, 0)



Relación entre ángulos de incidencia y reflexión

Imagen

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Del análisis mediante el principio de Huygens se concluye que los ángulos de incidencia y reflexión son iguales:

ID:(12665, 0)



Dirección de la Luz reflejada

Ecuación

>Top, >Modelo


Para la luz reflejada el angulo del haz respecto de la normal \theta_i es igual al angulo de reflexión \theta_r:

\theta_i = \theta_r

\theta_i
Ángulo de Incidencia
rad
5096
\theta_r
Ángulo de Reflexión
rad
5097
theta_i = theta_r theta_i = tan( h /(2* d )) theta_rc = pi /2- theta_r pi = alpha + beta + gamma theta_ic = pi /2- theta_i theta_icalphatheta_rcbetatheta_itheta_rgammadhpi

ID:(3262, 0)



Angulo complementario del angulo de reflexión

Ecuación

>Top, >Modelo


Para el calculo de los ángulos en el caso de que los haces se reflejan en un espejo es útil poder calcular el angulo complementario al de reflexión. Por ello se tiene que

\theta_{rc} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_r

\theta_{rc}
Angulo complementario del angulo de reflección
rad
8423
\theta_r
Ángulo de Reflexión
rad
5097
\pi
Pi
3.1415927
rad
5057
theta_i = theta_r theta_i = tan( h /(2* d )) theta_rc = pi /2- theta_r pi = alpha + beta + gamma theta_ic = pi /2- theta_i theta_icalphatheta_rcbetatheta_itheta_rgammadhpi

Como la suma de los ángulos internos en un triangulo es

\pi = \alpha + \beta + \gamma



se tiene que en un rectángulo, en el que uno de los ángulos es \pi/2 se tiene que

\theta_{rc} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_r

ID:(10925, 0)



Ángulo complementario del ángulo de incidencia

Ecuación

>Top, >Modelo


Para el calculo de los ángulos en el caso de que los haces se reflejan en un espejo es útil poder calcular el angulo complementario al de incidencia. Por ello se tiene que

\theta_{ic} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_i

\theta_{ic}
Angulo complementario del angulo de incidencia
rad
8426
\theta_i
Ángulo de Incidencia
rad
5096
\pi
Pi
3.1415927
rad
5057
theta_i = theta_r theta_i = tan( h /(2* d )) theta_rc = pi /2- theta_r pi = alpha + beta + gamma theta_ic = pi /2- theta_i theta_icalphatheta_rcbetatheta_itheta_rgammadhpi

Como la suma de los ángulos internos en un triangulo es

\pi = \alpha + \beta + \gamma



se tiene que en un rectángulo, en el que uno de los ángulos es \pi/2 se tiene que

\theta_{ic} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_i

ID:(10928, 0)



Suma de ángulo de un triángulo

Ecuación

>Top, >Modelo



\pi = \alpha + \beta + \gamma

\alpha
Angulo complementario del angulo de incidencia
rad
9946
\beta
Angulo complementario del angulo de reflección
rad
9945
\gamma
Angulo entre ambos espejos
rad
8424
\pi
Pi
3.1415927
rad
5057
theta_i = theta_r theta_i = tan( h /(2* d )) theta_rc = pi /2- theta_r pi = alpha + beta + gamma theta_ic = pi /2- theta_i theta_icalphatheta_rcbetatheta_itheta_rgammadhpi

ID:(10926, 0)



Relación entre ángulos de incidencia y reflexión

Imagen

>Top


En caso de dos espejos con una esquina



se pueden calcular los ángulos con la relación de reflexión

\theta_i = \theta_r



el calculo del complemento del angulo incidente

\theta_{rc} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_r



el calculo del complemento del angulo de reflección

\theta_{ic} =\displaystyle\frac{ \pi }{2} - \theta_i



y la relación entre los ángulos de un triangulo

\pi = \alpha + \beta + \gamma

ID:(12666, 0)



Angulo de incidencia

Ecuación

>Top, >Modelo


El angulo de incidencia \theta_i, y con ello el de reflexión \theta_r, se asocia al camino recorrido paralelo al espejo h/2 y la distancia a este d mediante:

\tan \theta_i =\displaystyle\frac{ h }{2 d }

\theta_i
Ángulo de Incidencia
rad
5096
d
Distancia al espejo
m
7920
h
Distancia que haz avanza paralelo al espejo
m
7921
theta_i = theta_r theta_i = tan( h /(2* d )) theta_rc = pi /2- theta_r pi = alpha + beta + gamma theta_ic = pi /2- theta_i theta_icalphatheta_rcbetatheta_itheta_rgammadhpi

ID:(9779, 0)



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Video

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