¿Qué propiedad de partícula subatómica o qué partícula subatómica es responsable de hacer que un objeto sea reflectante?

Cuando un fotón choca con una pieza de metal, no es tanto que se absorba y se emita, sino que los electrones libres en el metal son tan activos que hacen que sea imposible que la luz exista allí. Entonces, para una partícula de metal pequeña, de longitud de onda pequeña, la luz básicamente no puede entrar y rebota en una dirección aleatoria.

Cuando el fotón rebota en una superficie pulida en un gran trozo de metal, el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, aunque en la escala atómica la superficie es muy rugosa. La razón aquí es la naturaleza ondulatoria de la luz: el fotón se extiende sobre un área más grande que su longitud de onda, que a su vez es más grande que la rugosidad. El fotón rebota aleatoriamente pero simultáneamente desde todos los puntos ásperos y luego la interferencia constructiva hace que el haz de salida apunte en la dirección apropiada.

Editar: Motivo de la reflexión.

Los electrones libres que forman la “superficie física” de un metal interactúan entre sí para crear un plasma cargado. No es tanto que un metal esté ‘rodeado’ por un plasma energizado, sino la forma en que el movimiento de los electrones en un metal es similar al plasma. Los metales se caracterizan por la movilidad de algún subconjunto de sus electrones, además de un fondo de iones positivos relativamente inmóviles. Los plasmas, en el sentido de gas ionizado de la palabra, también se caracterizan por cargas móviles, pero tanto las cargas positivas como negativas son móviles (aunque las cargas positivas siguen siendo relativamente lentas). Una de las características importantes de estos dos tipos de materia es que exhiben lo que se llama detección. Esencialmente, las cargas se mueven de tal manera que cubrirán cualquier desviación suficientemente grande de la neutralidad de carga. La forma en que esto se relaciona con la propagación de la luz en un metal o plasma es la siguiente.

Imagine que aplica un campo eléctrico que varía lentamente a cualquiera de estos sistemas, esto tenderá a mover cargas positivas y negativas en direcciones opuestas. A medida que las cargas se alejan entre sí debido al campo aplicado, el sistema se alejará más de la neutralidad de carga local, y las cargas positivas y negativas tenderán a separarse entre sí. En consecuencia, los cargos harán lo mejor que puedan para moverse para mantener la neutralidad local. Debido a esto, es muy difícil que se acumulen campos eléctricos macroscópicos dentro del sistema. La única forma en que pueden acumularse es si varían tan rápidamente que el movimiento de los cargos no puede continuar y permitir que se realice la detección. La luz visible no es más que una onda electromagnética (es decir, campos eléctricos y magnéticos que varían en el tiempo). En consecuencia, una onda de luz incidente rebotará, ya que sus campos asociados no pueden acumularse dentro del metal a menos que varíe lo suficientemente rápido.

¿Qué tan rápido es suficientemente rápido, entonces? Bueno, la escala de energía de los electrones móviles en un metal está determinada por algo llamado nivel de Fermi. Esta es esencialmente la energía más alta que un electrón en un metal puede tener a temperatura 0. Esta energía es proporcional a la densidad de electrones libres en el metal, entre otras cosas que le dan las unidades apropiadas. En igualdad de condiciones, un metal con una alta densidad de electrones puede detectar campos que varían más rápidamente que un metal con una menor densidad de electrones.

Sucede que la densidad de electrones móviles en la mayoría de los metales es lo suficientemente alta como para que este negocio de detección ocurra para todas las frecuencias visibles. Sin embargo, la frecuencia del plasma, la frecuencia más allá de la cual el metal no rechazará los campos, no es mucho más alta que la de la luz visible. Por lo general, se encuentra en la porción UV del espectro y, como consecuencia, estos campos penetrarán mejor en un metal. Sin embargo, cualquier campo ‘más lento’ que eso será rechazado por el ‘plasma’ de los electrones móviles en el metal.

Esperemos que esto arroje algo de luz sobre las cosas 🙂

Gracias por leer..!!