DeepLightSeekDefinición:
Un dispositivo que puede reflejar la luz.
Un dispositivo que puede reflejar la luz.
Un espejo es un dispositivo óptico capaz de reflejar la luz. Sin embargo, hablando estrictamente, un dispositivo óptico solo se denomina espejo si el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión (como se muestra en la figura 1). Esto implica que dispositivos como rejillas de difracción no se denominan espejos, a pesar de que pueden reflejar luz.
La superficie de un espejo no es necesariamente plana; También existen espejos curvos.
La superficie de un espejo no es necesariamente plana; También existen espejos curvos.
Propiedades de los espejos
Fig. 1: Reflexión de la luz por un espejo.
Los espejos poseen varias propiedades fundamentales:
Los espejos poseen varias propiedades fundamentales:
- Reflectividad (o reflexividad): Este es el porcentaje de potencia óptica reflejada. Generalmente depende de la longitud de onda, el ángulo de incidencia y la dirección de polarización.
- Fase de reflexión: Este es el desplazamiento de fase de la luz reflejada, es decir, el cambio en la fase óptica tras la reflexión. El desplazamiento de fase depende de la longitud de onda y la dirección de polarización. Si los cambios de fase difieren para la polarización s y p (en incidencia no normal), el estado de polarización de la luz incidente se alterará tras la reflexión, incluso si la luz incidente está puramente polarizada s o p.
- Rango espectral: Los espejos solo funcionan dentro de un intervalo limitado de longitud de onda, y la reflectividad deseada solo se logra dentro de esta región. El ancho de esta región se llama ancho de banda de reflexión. El valor del ancho de banda depende del ángulo de incidencia, el estado de polarización y la tolerancia de reflectividad.
- Ángulo de incidencia: El rango de ángulos aceptables de incidencia también es limitado, especialmente para espejos dieléctricos.
En muchas aplicaciones, se deben considerar varias otras propiedades:
- Calidad de la superficie: En la tecnología láser, se requiere una calidad de superficie muy alta. La suavidad de la superficie generalmente se especifica en términos de longitudes de onda, por ejemplo,λDado que los defectos superficiales son en gran parte un fenómeno aleatorio, sólo se puede dar una caracterización estadística. Para pequeños defectos locales, se usa comúnmente la especificación "rascar y cavar". Esto incluye la longitud máxima de los arañazos (en décimas de un micrómetro) y el diámetro máximo de las excavaciones (en centésimas de un micrómetro). Por ejemplo, un valor de arañazo de 20-10 indica una longitud máxima de arañazo de 2.μm y un diámetro máximo de excavación de 0,1μm.
- Umbral de daño óptico: Al utilizar láseres de alta potencia, debe considerarse el umbral de daño óptico, especialmente para láseres pulsados debido a sus altas potencias pico.
Tipos de espejos
Espejos metálicos
Los espejos domésticos comunes son espejos de plata. Están hechos de una placa metálica con un recubrimiento de plata aplicado a un lado. El revestimiento es lo suficientemente grueso como para suprimir la transmisión de luz a ambos lados. Sin embargo, la reflectividad es inferior al 100% porque el recubrimiento de plata absorbe una porción de la luz. El recubrimiento de un espejo doméstico suele estar en el interior, con una superficie de vidrio en el exterior, lo que lo hace fácil de limpiar. En otras aplicaciones, la luz típicamente incide directamente sobre el revestimiento, sin pasar a través de un sustrato.
Los espejos domésticos comunes son espejos de plata. Están hechos de una placa metálica con un recubrimiento de plata aplicado a un lado. El revestimiento es lo suficientemente grueso como para suprimir la transmisión de luz a ambos lados. Sin embargo, la reflectividad es inferior al 100% porque el recubrimiento de plata absorbe una porción de la luz. El recubrimiento de un espejo doméstico suele estar en el interior, con una superficie de vidrio en el exterior, lo que lo hace fácil de limpiar. En otras aplicaciones, la luz típicamente incide directamente sobre el revestimiento, sin pasar a través de un sustrato.
En la tecnología láser y la óptica básica, se utilizan espejos metálicos más avanzados. Estos espejos generalmente tienen recubrimientos adicionales en la superficie para mejorar la reflectividad y proteger el recubrimiento metálico de la oxidación. Se pueden usar varios metales para recubrimientos de espejo, como oro, plata, cobre y nicromo.
Ver el artículo en Espejos metálicos para más detalles.
Ver el artículo en Espejos metálicos para más detalles.
espejos dieléctricos
Los espejos más importantes en tecnología láser y óptica básica son los espejos dieléctricos. Estos espejos consisten en múltiples capas delgadas de recubrimientos dieléctricos. Utilizan el efecto combinado de los reflejos en las interfaces de diferentes capas. Un tipo común es el Espejo Bragg (o espejo de cuarto de onda), que es el tipo más simple de espejo capaz de lograr la mayor reflectividad a una longitud de onda específica (la longitud de onda de Bragg).
Ver el artículo sobre espejos dieléctricos para más detalles.
Los espejos láser utilizados para formar resonadores láser son típicamente espejos dieléctricos con una calidad óptica muy alta y un umbral de daño óptico alto. También hay supermirrorsque tienen una reflectividad muy cercana al 100%, y espejos chirpedque tienen películas delgadas con espesor sistemáticamente variable.
Los espejos más importantes en tecnología láser y óptica básica son los espejos dieléctricos. Estos espejos consisten en múltiples capas delgadas de recubrimientos dieléctricos. Utilizan el efecto combinado de los reflejos en las interfaces de diferentes capas. Un tipo común es el Espejo Bragg (o espejo de cuarto de onda), que es el tipo más simple de espejo capaz de lograr la mayor reflectividad a una longitud de onda específica (la longitud de onda de Bragg).
Ver el artículo sobre espejos dieléctricos para más detalles.
Los espejos láser utilizados para formar resonadores láser son típicamente espejos dieléctricos con una calidad óptica muy alta y un umbral de daño óptico alto. También hay supermirrorsque tienen una reflectividad muy cercana al 100%, y espejos chirpedque tienen películas delgadas con espesor sistemáticamente variable.
Espejos curvos
La mayoría de los espejos curvos tienen superficies esféricas, caracterizadas por un radio de curvatura. RLos espejos cóncavos actúan como espejos de enfoque, mientras que los espejos convexos exhiben un comportamiento de desviación. Aparte de cambiar la dirección del haz, estos espejos actúan como lentes. En la incidencia normal, la distancia focal es R2, es decir, la mitad del radio de curvatura. Para incidencia no normal en un ángulo θLa distancia focal es (R/2) •cos θ en el plano tangencial y (R2) / cos θ en el plano sagital.
La mayoría de los espejos curvos tienen superficies esféricas, caracterizadas por un radio de curvatura. RLos espejos cóncavos actúan como espejos de enfoque, mientras que los espejos convexos exhiben un comportamiento de desviación. Aparte de cambiar la dirección del haz, estos espejos actúan como lentes. En la incidencia normal, la distancia focal es R2, es decir, la mitad del radio de curvatura. Para incidencia no normal en un ángulo θLa distancia focal es (R/2) •cos θ en el plano tangencial y (R2) / cos θ en el plano sagital.
También hay espejos parabólicoscuyas superficies son parabólicas. Para un enfoque estrecho, a menudo se usan espejos parabólicos fuera del eje, que producen un punto focal fuera de la trayectoria del haz incidente.
Espejos dicroicos
Los espejos dicroicos exhiben características de reflexión completamente diferentes para dos longitudes de onda diferentes. Son típicamente espejos dieléctricos de película delgada diseñados específicamente para este propósito.
Los espejos dicroicos exhiben características de reflexión completamente diferentes para dos longitudes de onda diferentes. Son típicamente espejos dieléctricos de película delgada diseñados específicamente para este propósito.
