Reflexión y absorción
2a. Reflexión
El concepto de reflexión es sencillo. La luz rebota en la superficie del objeto, como si fuera una pelota al rebotar contra una pared.
Todos los objetos reflejan en mayor o menor medida la luz, pero son los espejos lo que reflejan prácticamente toda la luz que incide en la superficie.
Cuando observamos un objeto directamente podemos verlo debido a la luz que sale del objeto y llega a nuestros ojos.
Pero si agregamos un espejo, la reflexión que se produce en el mismo hace que otro haz de luz, desde el mismo punto, pueda llegar a nuestros ojos. Si tenemos en cuenta la imagen completa, la reflexión producida sobre la superficie del espejo, nos haría ver un segundo objeto (reflejo):
Este segundo haz, nos da la impresión de ver un segundo objeto que se encuentra detrás del espejo. La imagen formada es una imagen virtual. Hay que tener presente que la imagen se refleja en la superficie del espejo, pero nos da la impresión de que está detrás, por eso se la denomina imagen virtual.
El concepto de imagen virtual es importante en óptica, ya que es la razón por la cual se pueden observar objetos grandes en telescopios u objetos pequeños en microscopios.
A veces se puede hablar también de reflexión difusa, en el que la luz que incide sobre la superficie reflectora se refleja en varias direcciones. Esto ocurre en superficies rugosas, en la que la la luz es reflejada en ángulos distintos dependiendo de la zona donde incida. Las imágenes observadas por reflexión difusa se ven borrosas.
En ángulo de reflexión es muy importante, ya que sólo cuando es igual al ángulo de la luz incidente, se tiene una reflexión especular.
Cuando el ángulo de incidencia es rasante a la superficie se reflejan con mayor facilidad que cuando la luz incide más perpendicularmente a la superficie. En gran medida por esta razón podemos ver reflejo en una superficie de agua cuando la observamos en dirección más paralela a la superficie, y al verla directamente desde arriba la vemos transparente.
2b. Absorción
La absorción ocurre cuando la luz entra a un objeto y no vuelve a salir. Generalmente debido a que el objeto absorbe la energía de la luz y la disipa como calor, razón por la cual los objetos con gran absorción se calientan fácilmente.
Debido a que la luz no vuelve a salir, al observar estos objetos percibimos ausencia de luz, es decir, "color negro".
El vantablack® es un objeto que absorbe casi toda la luz que recibe, por lo tanto lo vemos negro.
Todos los objetos absorben algo de luz, incluso los espejos. Muchas veces se puede percibir que el reflejo en un espejo es un poco más oscuro que la imagen real.
La absorción de la luz ocurre en los niveles electrónicos de los orbitales atómicos (OA) o moleculares (OM), como ya vimos en la lección Niveles electrónicos, pero esta vez la excitación ocurre debido a la absorción de luz.
La luz que no se absorbe, es reflejada. Este fenómeno es el que se observa en los objetos opacos que presentan color cuando se los incide con la luz. Una flor, una abeja, una manzana, etc.
Al pensar en estos objetos nos los imaginamos iluminados por una lámpara o por la luz del sol, es decir, iluminados por luz blanca. Como ya sabemos, la luz blanca es el conjunto de todos los colores, por lo tanto lo podemos representar por el espectro completo de luz visible.
Los objetos tienen color debido a que parte de la luz se absorbe y el resto se refleja. Un objeto negro absorbe toda la luz, pero un objeto con color absorbe sólo algunas longitudes de onda, el resto las refleja.
También hay que tener en cuenta que pueden ser varias longitudes de ondas las reflejadas (en mayor o menor intensidad), y el color que vemos es el resultante de la mezcla de estos colores.
Se puede decir que el color reflejado es el complementario al de absorción.
A modo de resumen y terminar de esclarecer los conceptos, en la siguiente imagen se muestran las distintas formas en que la luz incide en distintas superficies.
En la imagen se puede ver la diferencia entre un objeto blanco y un espejo, ya que puede surgir la duda de que si el blanco refleja todos los colores, ¿cuál es la diferencia con un espejo?
En realidad es simple, para lo cual hay que tener en cuenta el ángulo de reflexión: Los materiales mate reflejan la luz en varios ángulos (reflexión difusa), los espejos reflejan en el mismo ángulo (reflexión especular) que el de la luz incidente.
Si se pule la superficie de un material mate, se puede llegar a tener una superficie brillante espejo, sin embargo, la inestabilidad superficial del material muchas veces no permite una imagen nítida. Los materiales más aptos para actuar de espejos son los metales. Esto se debe a que los metales tienen una nube electrónica de conducción en la que el haz de luz incidente rebota en un ángulo prácticamente igual al ángulo de incidencia. Si a su vez el metal absorbe algunas longitudes de onda, se tendrá un espejo de color. Un espejo fabricado de cobre, en vez de aluminio, será rojizo.
