Peter N. Saeta, assistente professore di fisica all’Harvey Mudd College, risponde:
“Il campo elettrico oscillante nell’onda luminosa in arrivo produce una forza sulle cariche all’interno dello specchio. La maggior parte delle cariche sono o troppo pesanti (come i nuclei degli atomi) o troppo legate (come la maggior parte degli elettroni) per vibrare significativamente in risposta a questo campo. Gli elettroni di legame relativamente poco legati, insieme agli elettroni liberi presenti nei metalli, possono però muoversi in risposta a queste forze elettriche. Questi elettroni oscillano alla stessa frequenza della luce incidente, il che dà origine all’onda riflessa.
“Poiché ci sono molti elettroni nello specchio, tutti che vibrano alla frequenza della luce incidente, la riflessione dallo specchio è davvero uno sforzo di gruppo. Tutti gli elettroni danzano sulla stessa musica, il cui ritmo è fornito dall’onda luminosa incidente. Questa coordinazione fa sì che l’onda riflessa faccia lo stesso angolo rispetto alla superficie dello specchio del raggio incidente.
“Uno specchio tipico consiste in un pezzo di vetro che è stato rivestito con uno strato di metallo. Il vetro di per sé riflette un po’ di luce, ma lo strato di metallo aumenta notevolmente la riflettività. Se il metallo fosse perfettamente conduttore, rifletterebbe tutta la luce, ma la conduttività dei metalli reali è meno che perfetta. Questa imperfezione porta ad un certo assorbimento della luce nel metallo. Una superficie d’argento lucidata, per esempio, riflette circa il 93% della luce visibile incidente, il che è molto buono per i metalli. È interessante notare che se lo strato di metallo è molto sottile – solo poche centinaia di atomi di spessore – allora molta della luce passa attraverso il metallo ed esce dal retro. Se si ottiene il giusto spessore di uno strato di metallo, si può fare un beam splitter che divide un fascio di luce incidente in due parti uguali, con solo un po’ di luce persa nella pellicola metallica stessa.
“Per quanto buona sia la riflettività di uno specchio d’argento, si può fare molto meglio con gli specchi dielettrici. Questi riflettori consistono in strati alternati di due materiali trasparenti che hanno diversi indici di rifrazione. Gli specchi dielettrici possono avere una riflettività del 99,999% o meglio alla lunghezza d’onda per cui sono progettati. In questi specchi, essenzialmente tutta la luce incidente riflette, e praticamente nessuno viene assorbito nello specchio o trasmesso attraverso di esso.”
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