¿Por qué el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión se toman entre los rayos y lo normal y no entre los rayos y la superficie?

Answer 1

Puede usar cualquier ángulo, siempre que sea consistente, pero es más fácil con la normal, en general, ya que cualquier superficie en 3d tendría una normal única. Por lo tanto, si desea averiguar qué sucede con un rayo incidente que incide en una superficie curva (por ejemplo, una superficie esférica), es fácil. El procedimiento es:

1. Determine el punto de contacto del rayo incidente con la superficie.
2. Determine lo normal a la superficie en el punto de contacto.
3. Determine el rayo reflejado usando dos condiciones: está en el mismo plano que el rayo incidente y el ángulo normal y el ángulo incidente y reflejado son iguales.

Luego puede derivar una ecuación general para el rayo reflejado. Todo esto es posible porque, como dije anteriormente, cada superficie tiene una normal única (si la superficie se describe mediante la ecuación phi (x, y, z) = 0, entonces la normal es grad phi).

Answer 2

La convención angular debe ser la misma para la reflexión y la refracción, porque a menudo un rayo incidente se refleja parcialmente y se refracta parcialmente.

Para la refracción, la ventaja de definir ángulos con respecto a lo normal es que surge una relación proporcional simple entre θ1 y θ2, a una buena aproximación, si los ángulos son pequeños.

Incluso en la historia antigua, Ptolomeo definió θ1 y θ2 con respecto a lo normal, para disfrutar de esta proporcionalidad.