Reflexión en espejo · SimuladorÁngulos desde la normal
Un espejo plano y un rayo incidente que puedes arrastrar; el rayo reflejado siempre iguala el ángulo de incidencia
Publicado: 25 de junio de 2026
Objetivo
Verifica la ley de la reflexión en un espejo plano: el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, donde ambos ángulos se miden desde la normal a la superficie del espejo, no desde la superficie misma. La simulación modela un rayo de fuente puntual y un espejo ideal perfectamente plano, sin absorción, dispersión ni cambio de fase.
Configuración
- Deja ambos controles en sus valores por defecto: ángulo incidente 40°, inclinación del espejo 0°. Observa la barra del espejo y la línea normal discontinua en el centro del lienzo antes de pulsar Iniciar.
- Pulsa Iniciar y observa el rayo incidente (azul) animarse hacia el punto de contacto, y luego aparecer el rayo reflejado (rojo). Nota que ambas etiquetas de ángulo en el punto de contacto muestran 40.0°.
- Pulsa Reiniciar. Arrastra el control del ángulo incidente a 20°, pulsa Iniciar de nuevo y registra las dos lecturas de ángulo en el HUD.
- Pulsa Reiniciar. Arrastra el control del ángulo incidente a 70°, pulsa Iniciar y registra de nuevo las lecturas. Compara los tres pares: 20°/20°, 40°/40°, 70°/70°.
- Pulsa Reiniciar. Vuelve a fijar el ángulo incidente en 40° y arrastra el control de inclinación del espejo a 30°. Pulsa Iniciar. Nota que el rayo reflejado ahora apunta en una dirección visiblemente distinta, pero el HUD sigue mostrando θᵢ = θᵣ = 40.0°.
Predicción analítica
La ley de la reflexión establece que θᵣ = θᵢ para cualquier ángulo de incidencia, sin importar la orientación del espejo. Con los valores por defecto (incidentAngle = 40°, mirrorTilt = 0°):
Con incidentAngle = 45° y mirrorTilt = 0°, el rayo reflejado es exactamente horizontal (90° desde el eje normal en la dirección vertical), porque ambos rayos forman un ángulo de 45° con la normal vertical:
Cuando mirrorTilt = 30°, la normal rota a 120° desde la horizontal. El HUD lee normalAngle = 90 + 30 = 120.0°, y la dirección del rayo reflejado rota en consecuencia, pero la igualdad θᵢ = θᵣ no cambia.
Análisis de resultados
Después de cada ejecución, lee las lecturas thetaI y thetaR en el HUD. Deberían coincidir dentro de 0.1°. En el valor por defecto de 40°, ambas muestran 40.0°. La lectura mirrorTiltOut muestra la inclinación del espejo fijada por el control, y normalAngleOut muestra 90 + mirrorTilt (el ángulo de la normal medido desde la horizontal, en grados). Cambiar mirrorTilt de 0° a 30° cambia normalAngleOut de 90.0° a 120.0°, lo que confirma que la normal rota con el espejo. La superposición fantasma acumula los pares de ángulos anteriores para que puedas confirmar visualmente que, en cada ángulo probado, los rayos incidente y reflejado son simétricos respecto a la línea normal discontinua.
Fuente de error
Esta simulación supone un espejo ideal perfectamente plano, con 100% de reflectancia y sin rugosidad superficial. Los espejos reales tienen una fina capa de vidrio que causa una reflexión parcial en la cara posterior, una reflectancia dependiente de la longitud de onda y una rugosidad a microescala que produce dispersión difusa. El rayo de fuente puntual es una abstracción geométrica; los haces reales tienen ancho finito y se difractan en el borde del espejo. El modelo también ignora los efectos de polarización en incidencia no normal (ecuaciones de Fresnel) y el cambio de fase en la reflexión desde un medio más denso. Como tanto la simulación como la predicción analítica comparten estas idealizaciones, la diferencia residual entre las lecturas del HUD y la predicción es puramente numérica, no física.
Exploración adicional
- Fija el ángulo incidente en 45° y mirrorTilt en 0°. El rayo reflejado debería ser exactamente horizontal. ¿Puedes encontrar otro ángulo donde el rayo reflejado sea perpendicular al rayo incidente? (Pista: prueba 45°.)
- Arrastra mirrorTilt de −45° a +45° con el ángulo incidente fijo en 40°. ¿Cuántos grados rota el rayo reflejado por cada grado de inclinación del espejo? ¿Es lineal la relación?
- Fija incidentAngle en 5° (casi rasante). Los rayos incidente y reflejado son casi paralelos a la superficie del espejo. ¿Sigue mostrando el HUD θᵢ = θᵣ? ¿Por qué es este el caso más difícil de verificar visualmente sin la línea normal de referencia?
- Tras varias ejecuciones en distintos ángulos, observa la superposición fantasma. ¿Puedes elegir una combinación donde tres ángulos incidentes diferentes produzcan rayos reflejados que pasen por el mismo punto del lienzo?
- En un periscopio real, dos espejos inclinados cada uno a 45° redirigen un rayo de luz 90° dos veces, devolviéndolo paralelo a la dirección original. Fija mirrorTilt en 45° e incidentAngle en 45° y traza hacia dónde apunta el rayo reflejado. ¿Es la deflexión total consistente con el principio del periscopio?