New didactic formulation of the laws of reflection of light

Abstract

This work presents a new formulation of the laws of reflection of light, and it is shown the equivalence between the new and the classic formulations. The proposed formulation has a significant educational value, as it allows drawing analogies between the phenomena of light reflection and elastic collisions, which are very well known by students. The new developed statement of the law of reflection allows the resolution of traditional problems of geometrical optics, and in some cases the solution is much simpler and more intuitive than that obtained using the traditional statement of the laws of reflection. As an example, this formulation is applied for the resolution of the classic reflection problem of the three plane mirrors forming a trirectangular trihedron, also known as corner reflector. Keywords: Reflection of light, laws of reflection, new formulation, vectors, education.Este trabalho apresenta uma nova formulação das leis de reflexão da luz, mostrando a equivalência com a formulação clássica. A formulação proposta tem um valor educativo bem significativo, pois permite estabelecer analogias entre os fenômenos de reflexão da luz e as colisões elásticas, que são bem conhecidas pelos alunos. O novo enunciado da lei da reflexão permite a resolução de problemas tradicionais daóptica geométrica; em alguns casos, a nova soluçãoé muito mais simples e intuitiva do que a solução obtida através do enunciado tradicional das leis da reflexão. Como exemplo, esta formulaçãoé aplicada para a resolução do problema de reflexão clássico dos três espelhos planos que formam um triedro trirretangular, também conhecido como refletor de canto. Palavras-chave: Reflexão da luz, leis da reflexão, vetores.

Lei da reflexão, lei de Snell e efeito Goos-Hänchen: abordagem via modelo corpuscular da luz

“…Assim, considerando que ω q ≈ 0, podemos afirmar que o espalhamento será elástico, conhecido também como espalhamento Rayleigh, efeito responsável pela cor azul do céu [8]. Nesse caso, as frequência das luzes incidente, refletida e transmitida são iguais, queé o conhecido resultado daóptica física, equação (3).…”

“…Apesar de serem leis bem estabelecidas e já amplamente incorporadas nos livros didáticos,é interessante observar a existência de trabalhos relativamente recentes que procuram novas formulações para expressar as leis da reflexão e da refração. Nas referências [3] e [4], por exemplo, as leis da reflexão e refração são apresentadas de maneira reformuladas, permitindo a abordagem de alguns problemas daóptica geométrica de modo mais simples e intuitivo.…”

A didactic reformulation of the laws of refraction of light

“…In a recent previous work [17] titled "A new formulation of the laws of reflection of light," the equivalence between the new and the classic formulations has been demonstrated. The authors emphasize the significant educational value, as it allows drawing analogies between the phenomena of light reflection and elastic collisions, which is very well known by students.…”