Una condición de frontera que impone la reflexión tipo espejo de cantidades de campo o características en la frontera del dominio, de modo que la información saliente se devuelve al interior según leyes de reflexión (por ejemplo, reflexión especular de rayos o cambio de signo de la derivada normal para campos escalares).

Principio

Imponer una restricción cinemática o dinámica en la frontera que conserve magnitudes relevantes (energía, flujo o momento normal) invirtiendo la componente característica saliente y produciendo ondas reflejadas o campos espejados coherentes con la ley de reflexión elegida.

Demostración

Una simulación de ondas elásticas con una pared rígida implementa una condición tipo Neumann sobre el desplazamiento o la velocidad normal a la pared de modo que los pulsos incidentes rebotan en el medio con la velocidad normal invertida y se generan patrones de onda estacionaria.

Aplicación incorrecta

Usar fronteras reflectantes para modelar un sistema abierto o radiativo donde la energía debe escapar provoca resonancias artificiales, modos atrapados y estados estacionarios incorrectos; asimismo, asumir reflexión especular es errado para superficies ásperas o difusivas.

Consecuencia

Preserva la energía dentro del dominio y genera ondas reflejadas que interactúan con los campos incidentes; útil para modelar recintos, resonadores o paredes perfectamente reflectantes pero perjudicial para problemas de dispersión en dominios abiertos.

Inversión

Sustituir una condición reflectante por fronteras absorbentes o transparentes permite que la energía saliente abandone el dominio y evita el atrapamiento interno y las reflexiones persistentes, modificando el contenido modal y el comportamiento a largo plazo.

Límite

Adecuada para fronteras físicas que reflejan (paredes rígidas, espejos) o para sistemas cerrados idealizados; no apta para representaciones truncadas de dominios abiertos o para superficies con dispersión difusa significativa a menos que se modifique la ley de reflexión.

Tensión semántica

Existe tensión entre condiciones reflectantes y absorbentes/transparente: la reflexión devuelve la energía y puede crear patrones estacionarios, mientras que las condiciones absorbentes/transparente intentan evacuarla; también hay tensión entre modelos de reflexión especular y difusa.

Síntesis

Las condiciones de frontera reflectantes imponen la devolución espejo de la información saliente, conservando energía y generando reflexiones internas apropiadas para sistemas cerrados o reflectantes pero inadecuadas cuando las ondas deben irradiarse hacia el exterior.