reflektion af lys er enten spekulær (spejllignende) eller diffus (bevarer energien, men mister billedet) afhængigt af grænsefladens Art. I spejlende refleksion afhænger fasen af de reflekterede bølger af valget af koordinaternes oprindelse, men den relative fase mellem S og p (TE og TM) polariseringer er fastgjort af mediernes egenskaber og grænsefladen mellem dem.,
et spejl giver den mest almindelige model for spejlende lysreflektion, og består typisk af en glasplade med en metallisk belægning, hvor den betydelige refleksion forekommer. Refleksion forbedres i metaller ved undertrykkelse af bølgeudbredelse ud over deres huddybder. Refleksion forekommer også på overfladen af gennemsigtige medier, såsom vand eller glas.
i diagrammet rammer en lysstråle PO et lodret spejl ved punkt O, og den reflekterede stråle er O.., Ved at projicere en imaginær linje gennem punkt O vinkelret på spejlet, kendt som det normale, kan vi måle indfaldsvinklen, Andi og refleksionsvinklen, .r. Loven i refleksion hedder det, at =i = =r, eller med andre ord, den vinkel på forekomsten er lig med den vinkel på refleksion.
faktisk kan refleksion af lys forekomme, når lys bevæger sig fra et medium med et givet brydningsindeks til et medium med et andet brydningsindeks. I det mest generelle tilfælde reflekteres en bestemt brøkdel af lyset fra grænsefladen, og resten brydes., Løsning af Ma..ells ligninger for en lysstråle, der rammer en grænse, tillader afledning af Fresnel-ligningerne, som kan bruges til at forudsige, hvor meget af lyset reflekteres, og hvor meget der brydes i en given situation. Dette er analogt med den måde impedans mismatch i et elektrisk kredsløb forårsager refleksion af signaler. Total intern refleksion af lys fra et tættere medium forekommer, hvis indfaldsvinklen er større end den kritiske vinkel.
Total intern refleksion bruges som et middel til at fokusere bølger, der ikke effektivt kan afspejles med fælles midler., Røntgenteleskoper er konstrueret ved at skabe en konvergerende “tunnel” for bølgerne. Når bølgerne interagerer i lav vinkel med overfladen af denne tunnel, reflekteres de mod fokuspunktet (eller mod en anden interaktion med tunneloverfladen, som til sidst bliver rettet mod detektoren ved fokus). En konventionel reflektor ville være ubrugelig, da røntgenstrålerne simpelthen ville passere gennem den tilsigtede reflektor.
Når lys reflekterer ud af et materiale med højere brydningsindeks end det medium, hvori rejser, det gennemgår en 180 phase faseskift., I modsætning hertil, når lys reflekteres af et materiale med lavere brydningsindeks, er det reflekterede lys i fase med det indfaldende lys. Dette er et vigtigt princip inden for tyndfilmoptik.Specular refleksion danner billeder. Refleksion fra en flad overflade danner et spejlbillede, som ser ud til at være vendt fra venstre mod højre, fordi vi sammenligner det billede, vi ser, med det, vi ville se, hvis vi blev roteret til billedets position. Specular refleksion på en buet overflade danner et billede, som kan forstørres eller demagnified; buede spejle har optisk effekt., Sådanne spejle kan have overflader, der er sfæriske eller parabolske.
brydning af lys ved grænsefladen mellem to medier.
Refleksionslove
et eksempel på reflektionsloven
Hvis den reflekterende overflade er meget glat, kaldes reflektionen af lys, der forekommer, spejlreflektion.eller regelmæssig refleksion., Reflektionslovene er som følger:
- den hændende stråle, den reflekterede stråle og den normale til refleksionsfladen på forekomsten ligger i samme plan.
- den vinkel, som den indfaldende stråle gør med det normale, er lig med den vinkel,som den reflekterede stråle gør til den samme normale.
- den reflekterede stråle og hændelsesstrålen er på de modsatte sider af det normale.
disse tre love kan alle stamme fra Fresnel-ligningerne.,
mekanisme
2D-simulering: refleksion af en kvantepartikel. Hvid sløring repræsenterer sandsynlighedsfordelingen for at finde en partikel på et givet sted, hvis målt.
i klassisk elektrodynamik betragtes lys som en elektromagnetisk bølge, som beskrives af Ma..ells ligninger., Lysbølger hændelse på et materiale inducere små oscillationer af polarisering i de enkelte atomer (eller oscillation af elektroner, i metaller), forårsager hver partikel til at udstråle en lille sekundær bølge i alle retninger, ligesom en dipol antenne. Alle disse bølger tilføje op til at give spejlende refleksion og brydning, i henhold til Huygens–Fresnel princip.
i tilfælde af dielektrikum såsom glas virker lysets elektriske felt på elektronerne i materialet, og de bevægelige elektroner genererer felter og bliver nye radiatorer., Det brydede lys i glasset er kombinationen af den fremadrettede stråling af elektronerne og det indfaldende lys. Det reflekterede lys er kombinationen af den bagudstråling af alle elektronerne.
i metaller kaldes elektroner uden bindende energi frie elektroner. Når disse elektroner oscillerer med det indfaldende lys, er faseforskellen mellem deres strålingsfelt og det indfaldende felt π (180.), så den fremadgående stråling annullerer det indfaldende lys, og bagudstråling er bare det reflekterede lys.,
Lys–stof vekselvirkning i form af fotoner er et emne af kvante elektrodynamik, og er beskrevet i detaljer af Richard Feynman i sin populære bog QED: The Strange Theory of Light og Spørgsmål.,
diffus refleksion
generel spredningsmekanisme, der giver diffus refleksion af en fast overflade
Når lys rammer overfladen af et (ikke-metallisk) materiale, springer det ud i alle retninger på grund af flere refleksioner af de mikroskopiske uregelmæssigheder inde i materiale (f.eks. korngrænserne for et polykrystallinsk materiale eller celle-eller fibergrænserne for et organisk materiale) og ved dets overflade, hvis det er groft. Således dannes der ikke et ‘billede’., Dette kaldes diffus refleksion. Den nøjagtige form af refleksionen afhænger af materialets struktur. En fælles model for diffus refleksion er Lambertian refleksion, hvor lyset reflekteres med lige luminans (i photometry) eller udstråling (i radiometry) i alle retninger, som defineret af Lambert ‘ s cosinus-lov.
lyset, der sendes til vores øjne af de fleste af de objekter, vi ser, skyldes diffus refleksion fra deres overflade, så dette er vores primære mekanisme for fysisk observation.,
Retroreflektion
nogle overflader udviser retroreflektion. Strukturen af disse overflader er sådan, at lyset returneres i den retning, hvorfra det kom.
når man flyver over skyer oplyst af sollys, vil det område, der ses omkring flyets skygge, fremstå lysere, og en lignende effekt kan ses fra dug på græs., Denne delvise retro-refleksion er skabt af brydningsegenskaberne af den buede dråbe overflade og reflekterende egenskaber på bagsiden af dråben.
nogle dyrs nethinder fungerer som retroreflektorer (se tapetum lucidum for flere detaljer), da dette effektivt forbedrer dyrenes nattesyn. Da linserne i deres øjne ændrer gensidigt stierne i det indkommende og udgående lys, er effekten, at øjnene fungerer som en stærk retroreflektor, nogle gange set om natten, når de går i vilde områder med en lommelygte.,
en simpel retroreflektor kan laves ved at placere tre almindelige spejle indbyrdes vinkelret på hinanden (en hjørnereflektor). Det producerede billede er det inverse af et produceret af et enkelt spejl. En overflade kan laves delvist retroreflekterende ved at deponere et lag af små brydningskugler på det eller ved at skabe små pyramidlignende strukturer. I begge tilfælde får intern refleksion lyset til at reflekteres tilbage til det sted, hvor det stammer fra. Dette bruges til at gøre trafikskilte og bil nummerplader reflektere lys meste tilbage i den retning, hvorfra det kom., I denne applikation er perfekt retroreflektion ikke ønsket, da lyset derefter vil blive rettet tilbage i forlygterne på en møtende bil snarere end til førerens øjne.
flere refleksioner
flere refleksioner i to plane spejle i en 60 angle Vinkel.
Når lyset reflekteres fra et spejl, vises et billede. To spejle placeret nøjagtigt ansigt til ansigt giver udseendet af et uendeligt antal billeder langs en lige linje., De mange billeder, der ses mellem to spejle, der sidder i en vinkel til hinanden, ligger over en cirkel. Midten af denne cirkel er placeret ved spejlets imaginære skæringspunkt. Et kvadrat med fire spejle placeret ansigt til ansigt giver udseendet af et uendeligt antal billeder arrangeret i et plan. De mange billeder, der ses mellem fire spejle, der samler en pyramide, hvor hvert par spejle sidder en vinkel mod hinanden, ligger over en kugle. Hvis pyramidens bund er rektangelformet, spredes billederne over et afsnit af en torus.,
Bemærk, at dette er teoretiske idealer, der kræver perfekt justering af perfekt glatte, perfekt flade perfekte reflektorer, der ikke absorberer noget af lyset. I praksis kan disse situationer kun kontaktes, men ikke opnås, fordi virkningerne af overfladefejl i reflektorerne forplantes og forstørres, absorption slukker gradvist billedet, og ethvert observationsudstyr (biologisk eller teknologisk) vil forstyrre.,
kompleks konjugatreflektion
i denne proces (som også kaldes fasekonjugering) springer lyset nøjagtigt tilbage i den retning, hvorfra det kom på grund af en ikke-lineær optisk proces. Ikke kun retningen af lyset er vendt, men de faktiske bølgefronter er vendt så godt. En konjugeret reflektor kan bruges til at fjerne aberrationer fra en stråle ved at reflektere den og derefter passere refleksionen gennem den afvigende optik en anden gang., Hvis man skulle se på et komplekst konjugerende spejl, ville det være sort, fordi kun de fotoner, der forlod eleven, ville nå eleven.