Partículas y ondas reflejadas por un espejo

Una de las perspectivas considera la luz como una naturaleza ondulatoria; esta produce energía que atraviesa los espacios en una forma parecida a ondas pequeñas que se extienden por la superficie de un estanque en calma tras la caída de una roca. La perspectiva opuesta sostiene que la luz se compone de un flujo constante de partículas, como pequeñas gotas de agua rociadas por la boquilla de una manguera de jardín. A través de este tutorial interactivo, se analizará el comportamiento de las partículas y las ondas cuando se reflejan en una superficie lisa.

El tutorial trata primero las partículas provenientes de la luz roja monocromática (fotones) que chocan con la superficie de un espejo, lo que genera un ángulo de incidencia de aproximadamente 60 grados. Después de rebotar en la superficie, las partículas regresan al espacio con un ángulo de reflexión que iguala el ángulo de incidencia (medido desde un plano perpendicular al espejo). El control deslizante de partícula/onda, ubicado debajo del tope de luz, puede ser usado para transformar el haz de partículas en un frente de onda plano. Antes de convertirse en una onda, las partículas se alinean en ondas.

Una excelente comparación de las teorías de ondas y partículas abarca las diferencias que ocurren cuando la luz se refleja en una superficie especular lisa, como un espejo. La teoría de ondas especula que una fuente de luz emite ondas de luz que se propagan en todas las direcciones. Al chocar con un espejo, las ondas se reflejan en función de los ángulos de llegada, pero manteniendo cada onda girada hacia adelante para producir una imagen invertida (Figura 1). La forma de las ondas de llegada depende en gran medida de la distancia entre la fuente de luz y el espejo. La luz que se origina a partir de una fuente cercana permanece con un frente de onda esférico muy curvo, a diferencia de la luz emitida desde una fuente lejana que se propagará más e impactará en el espejo con frentes de onda casi planos.

El aspecto de la naturaleza de partícula en la luz es mucho más sólido con respecto al fenómeno de reflexión que en el caso de la refracción. La luz emitida por una fuente ya sea cercana o lejana, llega a la superficie del espejo como una corriente de partículas, las cuales rebotan o se reflejan en la superficie lisa. Debido a que las partículas son muy pequeñas, hay una gran cantidad de ellas en un haz de luz que se propaga; viajan una al lado de la otra muy juntas. Al chocar con el espejo, las partículas rebotan desde diferentes puntos, por lo que su orden en el haz de luz se invierte al reflejarse a fin de producir una imagen invertida, tal y como se muestra en la Figura 1. Tanto la teoría de las partículas como la de las ondas explican adecuadamente la reflexión en una superficie lisa. No obstante, la teoría de partículas también sugiere que, si la superficie es muy rugosa, las partículas rebotan generando una variedad de ángulos, lo que hace dispersar la luz. Esta teoría se cumple extensamente en la observación experimental.