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¿Por qué la energía lumínica se refleja 100% en la reflexión interna total?

Durante la reflexión de la luz, la transferencia de energía no es del 100%. cuando la luz de un medio más raro como el aire golpea a un medio más denso como una placa de vidrio, parte de la luz se refleja y parte se refracta.

Pero durante la reflexión total interna (TIR) cuando un haz de luz de un medio más denso como el agua golpea a un medio más raro como el aire, se refleja el 100% y no hay pérdida de energía. ¿por qué?

¿cuál es la razón por la que no se pierde energía en la TIR pero sí en la placa de vidrio?

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Tamoghna Chowdhury Puntos 665

En primer lugar, tu punto sobre total-internal-reflection (consulta la wiki de la etiqueta para obtener más información sobre el fenómeno) que resulta en una transmisión del 100% de la energía luminosa y, por lo tanto, se conserva el 100% de la intensidad de la luz incidente durante la reflexión se considera convencionalmente verdadero, pero no es del todo correcto.

Permíteme explicar:

La reflexión de cualquier tipo, incluso si es reflexión total interna, no puede reflejar 100% de la energía luminosa incidente. La Reflexión Total Interna tiene una eficiencia de cerca del 100% (quizás un 99.9999%, pero no 100%) en comparación con la reflexión convencional desde una superficie.

Una interfaz entre 2 medios ópticos tiene la propiedad de un "ángulo crítico", el ángulo de incidencia más allá del cual si la luz incide en la interfaz desde el medio ópticamente más denso hacia el medio ópticamente menos denso, será reflejada de vuelta por completo al medio más denso, sin refracción en el medio menos denso. Normalmente, en una interfaz entre 2 medios transparentes de diferentes densidades ópticas, la onda de luz se reflejará parcialmente en el medio desde el que fue incidente y parcialmente se refractará en el medio en el que se incidentó, hasta que el ángulo de incidencia supere este ángulo crítico. Este fenómeno de la reflexión total interna se observa generalmente en la luz, pero también es aplicable para otros tipos de ondas, como el sonido y las ondas en una cuerda. Este fenómeno se explica por la Teoría de la Onda de Huygens de la Luz en un sentido clásico. Ocurre en la interfaz entre 2 medios de diferentes densidades en los que viaja la onda.

Por lo tanto, la intensidad de la luz incidente se conserva casi por completo en la reflexión total interna, excepto por esa fracción menor que puede ser absorbida por el medio más denso en sí mismo, lo cual es bajo debido a que el medio es transparente. También hay algo de pérdida de energía debido al túnel de fotones a través de la interfaz, pero nuevamente, no es convencionalmente significativo (un total de $10^{-3} \%$). También hay ondas evanescentes a través de la interfaz, pero no resultan en una transferencia neta de energía a través de la interfaz. Consulta Wikipedia aquí.

En la reflexión convencional, intervienen 2 superficies:

1) Una superficie transparente sin platear

2) Una superficie plateada opaca

Para la transmisión de luz a través de la superficie sin platear, se aplican pérdidas de energía similares a las en el caso de la reflexión total interna.

Sin embargo, para la reflexión de la luz en la superficie plateada, al ser opaca, absorberá una parte significativa (digamos alrededor del 1%-2%) de la energía lumínica incidente, mientras que reflejará la mayor parte de la energía lumínica debido a que está plateada y es reflectante.

Esta segunda pérdida significativa de energía de la luz incidente en la superficie plateada no se aplica a la reflexión total interna, por lo tanto, comúnmente decimos que la reflexión total interna forma imágenes al 100% de la luminosidad (intensidad) de la luz incidente.

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Anubhav Goel Puntos 358

Obtuve mi respuesta.

Cuando la luz entra en el vidrio desde el aire, tiende a reflejarse según la teoría del frente de onda (aunque un 1-2%). En el caso de pasar de un medio más denso a uno más ligero, primero por debajo del ángulo crítico parte de la luz se refleja y parte se refracta, pero por encima del ángulo crítico parte se refleja y otra parte (que antes se había refractado) incluso se refleja de nuevo causando una reflexión del 100%.

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