¿Por qué veo mi reflejo en el espejo?

Este artículo forma parte de la sección The Conversation Júnior, en la que especialistas de las principales universidades y centros de investigación contestan a las dudas de jóvenes curios@s de entre 12 y 16 años. Podéis enviar vuestras preguntas a tcesjunior@theconversation.com

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Pregunta formulada por por estudiantes de 3º de la ESO del Instituto de Educación Secundaria Berriz. Berriz (Bizkaia).

Salma se mira al espejo al despertarse, mientras se lava los dientes. Por unos instantes, se pregunta: ¿soy yo lo que tengo frente a mí? Parece magia, ¿verdad? Pero detrás de algo tan cotidiano no hay más que los principios fundamentales y leyes de la óptica, la rama de la física que estudia las propiedades de la luz. Podemos resumirlos en tres:

Atrapando la luz: dos haces de luz verde intensa se reflejan en el espejo y muestran el camino exacto que recorre la energía luminosa.
Marco Antonio Contreras Teran, Lucero Mescli Hernadez Cedillo

Desde hace muchos años, se sabe que la luz viaja en línea recta siempre que el medio que atraviesa no cambie (por ejemplo, cuando avanza a través del aire). En un espectáculo musical o deportivo, podemos comprobar que los rayos láser forman líneas perfectamente rectas.
Ley de reflexión: un rayo de luz “rebota” –se refleja– en una superficie con el mismo ángulo con el que incide.

¿Un lápiz roto? No, es solo física en acción. Este clásico efecto visual ocurre porque el agua desvía los rayos de luz y crea la ilusión óptica de que el lápiz rojo se ha cortado o desplazado.
Marco Antonio Contreras Teran

Ley de refracción: la luz cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro de distinta densidad. Por eso, vemos “torcido” un lápiz cuando esta parcialmente sumergido en un vaso con agua.

De qué están hechos los espejos

La mayoría de los espejos que usamos en nuestro día a día están hechos de dos materiales: vidrio común y una capa finísima de un material altamente reflectante en la parte posterior. Técnicamente, se llaman espejos de segunda superficie, ya que la luz se refleja después de atravesar el vidrio transparente, que no tiene más que unos milímetros de grosor. La segunda capa suele ser de aluminio, muy utilizado para fabricar espejos de uso común, aunque también pueden ser capas reflectoras de plástico, por ser muy económicas.

Sin embargo, en algunos experimentos científicos y en telescopios profesionales, es importante que la luz no atraviese el vidrio para que no sufra pequeñísimas desviaciones debido a la ley de refracción. Por eso, se usan espejos de primera superficie, en los que la luz se refleja directamente de la capa reflectora, sin atravesar el vidrio.

Para fabricarlos, se recurre a vidrios de alta pureza, muy bien pulidos para eliminar rugosidades. En su parte anterior, contienen una o varias capas de material reflectante. Aquí, en vez de aluminio, se emplean oro, plata o una serie de capas de materiales llamados dieléctricos –que no conducen electricidad–.

Planos, curvos y “de risa”

Los espejos que usamos en casa son, por lo general, planos. Cuando nos miramos en ellos, al percibir los rayos de luz reflejados sobre nuestro cuerpo, ojos y cerebro interpretan que la luz proviene de una fuente idéntica –o “fuente gemela”–, situada exactamente detrás del espejo. A esta proyección geométrica la llamamos imagen del objeto original, que en este caso sería Salma.

Un niña se refleja en un ‘espejo de la risa’.
Efisko Aleksandr/Shutterstock

En los espejos curvados, la luz también cumple las leyes mencionadas más arriba, lo que permite que se concentre en un área muy pequeña. Este detalle es importante en telescopios para observación astronómica, que necesitan concentrar la luz de objetos celestes en un punto. El primer astrónomo en usarlos fue Isaac Newton, y su idea se sigue aplicando en la actualidad: el gigantesco telescopio James Webb, con un espejo de 6,5 metros de diámetro, cubierto de oro, es capaz de concentrar la débil luz de galaxias muy lejanas para registrarla.

En un espejo convexo, la luz también cumple la ley de reflexión, por lo que se refleja en distintas direcciones. Esto hace que veamos imágenes panorámicas, pero de menor tamaño que el objeto real. Los encontramos en retrovisores dentro de autobuses, en tiendas, en salidas de aparcamientos, etc.

Además, algunas atracciones de ferias tienen los llamados “espejos de la risa”, que combinan superficies cóncavas (partes hundidas) y convexas (partes abultadas) para lograr ese efecto de distorsión de la imagen.

Como vemos, la luz se refleja en los espejos sin importar la forma que estos tengan, obedeciendo las leyes de reflexión y refracción. Así, pueden mostrarnos la cara con la que nos levantamos por la mañana o cómo brilla una estrella que acaba de formarse en la otra punta de la Vía Láctea.

La Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco colabora en la sección The Conversation Júnior.