a fény visszaverődése vagy speculáris (tükörszerű) vagy diffúz (megtartja az energiát, de elveszíti a képet) az interfész jellegétől függően. A spektrális visszaverődés során a visszavert hullámok fázisa a koordináták eredetének megválasztásától függ, de az S és p (TE és TM) polarizációk közötti relatív fázist a közeg és a köztük lévő interfész tulajdonságai határozzák meg.,
a tükör a specularis fény visszaverődésének leggyakoribb modelljét nyújtja, jellemzően egy fémbevonatú üveglapból áll, ahol a jelentős visszaverődés bekövetkezik. A tükröződést a fémekben fokozza a hullámterjedés elnyomása a bőr mélységén túl. A visszaverődés átlátszó közegek, például víz vagy üveg felületén is előfordul.
az ábrán egy PO fénysugár függőleges tükröt vág az O ponton, a visszavert sugár pedig OQ., Ha a tükörre merőleges O ponton keresztül egy képzeletbeli vonalat vetítünk ki, amelyet normálisnak nevezünk, meg tudjuk mérni az előfordulási szöget, a θi-t és a reflexiós szöget, a θr-t. A reflexió törvénye kimondja, hogy θi = θr, vagy más szóval, az incidencia szöge megegyezik a reflexió szögével.
valójában a fény visszaverődése akkor fordulhat elő, ha a fény egy adott törésmutató közegéből egy másik törésmutatóval rendelkező közegbe halad. A legáltalánosabb esetben a fény egy bizonyos része visszaverődik az interfészből, a maradék pedig megtörik., Maxwell egyenleteinek megoldása egy fénysugárra, amely egy határvonalat érint, lehetővé teszi a Fresnel-egyenletek levezetését, amelyek segítségével megjósolható, hogy a fény mekkora része tükröződik, és mennyit törnek meg egy adott helyzetben. Ez hasonló ahhoz, ahogyan az impedancia eltérése az elektromos áramkörben a jelek tükröződését okozza. A sűrűbb közegből származó fény teljes belső visszaverődése akkor fordul elő, ha az előfordulási szög nagyobb, mint a kritikus szög.
a teljes belső visszaverődést a hullámok fókuszálásának eszközeként használják, amelyeket közös eszközökkel nem lehet hatékonyan tükrözni., A röntgen teleszkópok úgy vannak kialakítva, hogy egy konvergáló “alagutat” hoznak létre a hullámok számára. Mivel a hullámok alacsony szögben kölcsönhatásba lépnek az alagút felületével, a fókuszpont felé (vagy egy másik kölcsönhatás felé az alagút felületével, végül a fókuszpont detektorára irányulnak). A hagyományos reflektor haszontalan lenne, mivel a röntgensugarak egyszerűen áthaladnak a tervezett reflektoron.
amikor a fény egy olyan anyagról visszaverődik, amelynek törésmutatója magasabb, mint az utazó közeg, akkor 180° – os fáziseltolódáson megy keresztül., Ezzel szemben, amikor a fény alacsonyabb törésmutatójú anyagból visszaverődik, a visszavert fény fázisban van az incidens fényével. Ez fontos elv a vékonyfilmes optika területén.
a spektrális visszaverődés képeket képez. A sík felületről történő visszaverődés tükörképet képez, amely úgy tűnik, hogy balról jobbra fordul, mert összehasonlítjuk a képet azzal, amit látunk, ha a kép helyzetébe forgatnánk. Az ívelt felületen a spektrális visszaverődés olyan képet alkot, amely nagyítható vagy demagnifikálható; az ívelt tükrök optikai erővel rendelkeznek., Az ilyen tükröknek lehetnek gömbölyű vagy parabolikus felületei.
fénytörés a két közeg közötti interfészen.
Törvények tükrözi
Egy példa a törvény tükrözi
Ha a fényvisszaverő felület nagyon sima, a reflexió a fény, amely akkor jelentkezik, az úgynevezett tükrös vagy rendszeres elmélkedés., A visszaverődés törvényei a következők:
- az eseménysugár, a visszavert sugár és a visszaverődés helyén a visszaverődő felület normálisa ugyanabban a síkban helyezkedik el.
- az a szög, amelyet az eseménysugár a normállal tesz, megegyezik azzal a szöggel, amelyet a visszavert sugár ugyanarra a normálisra tesz.
- a visszavert sugár és az eseménysugár a normálérték ellentétes oldalán helyezkedik el.
Ez a három törvény mind a Fresnel-egyenletekből származhat.,
2D szimuláció: egy kvantumrészecske visszaverődése. A fehér elmosódás azt a valószínűségi eloszlást jelenti, hogy egy részecskét egy adott helyen mérünk.
a klasszikus elektrodinamikában a fényt elektromágneses hullámnak tekintik, amelyet Maxwell egyenletei írnak le., Az anyagon fellépő fényhullámok az egyes atomokban (vagy elektronok oszcillációjában, fémekben) kis polarizációs rezgéseket idéznek elő, ami minden részecske kis másodlagos hullámot sugároz minden irányban, mint egy dipólantenna. Mindezek a hullámok a Huygens–Fresnel-elv szerint spekulatív visszaverődést és fénytörést eredményeznek.
dielektrikumok, például üveg esetében a fény elektromos mezője az anyag elektronjaira hat, a mozgó elektronok mezőket generálnak, és új radiátorokká válnak., Az üvegben lévő refraktált fény az elektronok előremenő sugárzásának és a beeső fénynek a kombinációja. A visszavert fény az összes elektron visszamenőleges sugárzásának kombinációja.
fémekben a kötési energiát nem tartalmazó elektronokat szabad elektronoknak nevezzük. Amikor ezek az elektronok a beeső fénnyel oszcillálnak, a sugárzási mező és az eseménymező közötti fáziskülönbség π (180°), így az előre sugárzás megszünteti a beeső fényt, a hátrafelé irányuló sugárzás pedig csak a visszavert fény.,
A fény-anyag kölcsönhatása a fotonok szempontjából a kvantumelektrodinamika témája, amelyet Richard Feynman részletesen ismertet a QED: The Strange Theory of Light and Matter című népszerű könyvében.,
Diffúz reflexió
Általános szórás mechanizmus, amely a diffúz reflexió által egy szilárd felületre
Amikor fény éri a felületét egy (nem fémből készült) anyag lepattan minden irányban miatt több gondolatok a mikroszkopikus szabálytalanságok az anyag belsejében (pl. a gabona határait polikristályos anyagok, vagy a sejt vagy rost határait szerves anyag), illetve a felszíni, ha ez a durva. Így egy ” kép ” nem alakul ki., Ezt diffúz visszaverődésnek nevezik. A visszaverődés pontos formája az anyag szerkezetétől függ. A diffúz visszaverődés egyik közös modellje a Lambertian reflektancia,amelyben a fény egyenlő fénysűrűséggel (fotometria) vagy sugárzással (radiometria) tükröződik minden irányban, a Lambert koszinusz törvénye szerint.
a legtöbb objektum által a szemünkbe küldött fény a felületükről diffúz visszaverődésnek köszönhető, így ez a fizikai megfigyelés elsődleges mechanizmusa.,
Retroreflection
a sarokreflektor működési elve
egyes felületek retroreflekciót mutatnak. Ezeknek a felületeknek a szerkezete olyan, hogy a fény visszatér abba az irányba, ahonnan jött.
napfény által megvilágított felhők felett repülve a repülőgép árnyéka körül látható régió fényesebbnek tűnik, és hasonló hatás figyelhető meg a füvön lévő harmatból is., Ezt a részleges visszaverődést az ívelt csepp felületének töréstulajdonságai, valamint a csepp hátoldalán lévő fényvisszaverő tulajdonságok hozzák létre.
egyes állatok retinája retroreflektorként működik (lásd a tapetum lucidumot részletesebben), mivel ez hatékonyan javítja az állatok éjszakai látását. Mivel a szemlencsék a bejövő és kimenő fény útjait váltakozva módosítják, a hatás az, hogy a szemek erős retroreflektorként működnek, néha éjszaka, amikor zseblámpával sétálnak vadon élő területeken.,
egy egyszerű retroreflektor készíthető úgy, hogy három szokásos tükröt egymásra merőlegesen helyeznek el (sarok reflektor). Az előállított kép az egyetlen Tükör által előállított inverz. A felület részben retroflektív lehet, ha apró törésgömbök rétegét helyezi rá, vagy kis piramisszerű struktúrákat hoz létre. Mindkét esetben a belső visszaverődés miatt a fény visszaverődik oda, ahonnan származik. Ezt arra használják, hogy a közlekedési táblákat és az autó rendszámtábláit visszaverjék a fény többnyire vissza abba az irányba, ahonnan jött., Ebben az alkalmazásban a tökéletes retroreflekció nem kívánatos, mivel a fényt ezután egy közeledő autó fényszóróiba irányítják, nem pedig a vezető szemébe.
többszörös visszaverődés
több visszaverődés két síktükrön 60° – os szögben.
amikor a fény visszaverődik egy tükörről, egy kép jelenik meg. Két pontosan szemtől szemben elhelyezett tükör végtelen számú kép megjelenését adja egyenes vonal mentén., A két tükör között látható több kép, amelyek egymáshoz képest szögben ülnek, egy kör felett fekszik. A kör középpontja a tükrök képzeletbeli metszéspontjában található. A négy tükör négyzete, amelyet szemtől szemben helyeznek el, végtelen számú képet jelenít meg egy síkban. A piramist összeszerelő négy tükör között látható több kép, amelyben minden tükrpár szöget ül egymáshoz, egy gömb felett fekszik. Ha a piramis alapja téglalap alakú, akkor a képek egy tórusz egy szakaszára oszlanak.,
vegye figyelembe, hogy ezek elméleti eszmék, amelyek tökéletesen sima, tökéletesen lapos tökéletes reflektorok tökéletes összehangolását igénylik, amelyek egyik fényt sem szívják fel. A gyakorlatban ezek a helyzetek csak megközelíthetők, de nem érhetők el, mivel a fényvisszaverők felületi hiányosságainak hatása terjed, nagyít, az abszorpció fokozatosan eloltja a képet, és minden megfigyelő berendezés (biológiai vagy technológiai) zavarja.,
komplex konjugátum visszaverődés
ebben a folyamatban (amelyet fázis konjugációnak is neveznek) a fény pontosan visszafordul abba az irányba, ahonnan egy nemlineáris optikai folyamat miatt jött. Nem csak a fény iránya fordul meg, hanem a tényleges hullámfrontok is megfordulnak. A konjugált reflektor felhasználható az aberrációk eltávolítására egy fénysugárból annak visszaverésével, majd a visszaverődést másodszor az aberráló optikán keresztül továbbíthatja., Ha egy komplex konjugáló tükörbe néznénk, akkor fekete lenne, mert csak a pupillát elhagyó fotonok érik el a tanulót.