Войти
Отражение Mount Hood в Mirror Lake.Reflection - это изменение направления волнового фронта на интерфейсе между двумя разными средами, так что волновой фронт возвращается в среду, из которой он возник. Общие примеры включают отражение света, звука и водных волн. Закон отражения гласит, что для зеркального отражения угол, под которым волна падает на поверхность, равен углу, под которым она отражается. Зеркала имеют зеркальное отражение.
В акустике отражение вызывает эхо и используется в сонаре. В геологии это важно при изучении сейсмических волн. Отражение наблюдается с поверхностными волнами в водоемах. Отражение наблюдается со многими типами электромагнитной волны, помимо видимого света. Отражение VHF и более высоких частот важно для передачи радио и для радара. Даже жесткие рентгеновские лучи и гамма-лучи могут отражаться под малыми углами с помощью специальных «скользящих» зеркал.
Отражение света бывает зеркальным (зеркальным) или диффузным (сохраняя энергию, но теряя изображение) в зависимости от природы интерфейс. При зеркальном отражении фаза отраженных волн зависит от выбора начала координат, но относительная фаза между s и p (TE и TM) поляризациями фиксируется свойствами среды и
Зеркало представляет собой наиболее распространенную модель зеркального отражения света и обычно состоит из стеклянного листа с металлическим покрытием, на котором происходит значительное отражение. Отражение усиливается в металлах за счет подавления распространения волн за пределы их глубины скин-слоя. Отражение также происходит от поверхности прозрачного носителя, такого как вода или стекло.
Схема зеркального отражения На схеме световой луч PO попадает в вертикальное зеркало в точке O, а отраженный луч - OQ . Проецируя воображаемую линию через точку O перпендикулярно зеркалу, известную как нормаль, мы можем измерить угол падения, θ i и угол отражения θ r. Закон отражения гласит, что θ i = θ r, или, другими словами, угол падения равен углу отражения.
Фактически, отражение света может происходить всякий раз, когда свет проходит от среды с заданным показателем преломления в среду с другим показателем преломления. В наиболее общем случае определенная часть света отражается от границы раздела, а оставшаяся часть преломляется. Решение уравнений Максвелла для луча света, падающего на границу, позволяет вывести уравнения Френеля, которые можно использовать для предсказания того, какая часть света отражается, а какая преломляется в данная ситуация. Это аналогично тому, как рассогласование импеданса в электрической цепи вызывает отражение сигналов. Полное внутреннее отражение света от более плотной среды происходит, если угол падения больше, чем критический угол.
Полное внутреннее отражение используется как средство фокусировки волн, которые не могут эффективно отражаться общие средства. Рентгеновские телескопы сконструированы путем создания сходящегося «туннеля» для волн. Поскольку волны взаимодействуют под небольшим углом с поверхностью этого туннеля, они отражаются к точке фокусировки (или к другому взаимодействию с поверхностью туннеля, в конечном итоге направляемому к детектору в фокусе). Обычный рефлектор был бы бесполезен, поскольку рентгеновские лучи просто проходили бы через предназначенный рефлектор.
Когда свет отражается от материала с более высоким показателем преломления, чем среда, в которой движется, он испытывает фазовый сдвиг на 180 °. Напротив, когда свет отражается от материала с более низким показателем преломления, отраженный свет находится в фазе с падающим светом. Это важный принцип в области тонкопленочной оптики.
Зеркальное отражение формирует изображения. Отражение от плоской поверхности формирует зеркальное изображение, которое кажется перевернутым слева направо, потому что мы сравниваем изображение, которое мы видим, с тем, что мы увидели бы, если бы мы были повернуты в положение изображения. Зеркальное отражение на изогнутой поверхности формирует изображение, которое может быть увеличено или уменьшено; изогнутые зеркала имеют оптическую силу. Такие зеркала могут иметь поверхность сферической или параболической.
преломления света на границе раздела двух сред. 
Пример закона отражения Если отражающая поверхность очень гладкая, возникающее отражение света называется зеркальным или регулярным отражением. Законы отражения следующие:
Все эти три закона могут быть выведены из уравнения Френеля.
Воспроизведение медиа 2D-моделирование: отражение квантовой частицы. Белое размытие представляет собой распределение вероятности нахождения частицы в данном месте при измерении. В классической электродинамике свет рассматривается как электромагнитная волна, которая описывается уравнениями Максвелла. Световые волны, падающие на материал, вызывают небольшие колебания поляризации в отдельных атомах (или колебания электронов в металлах), заставляя каждую частицу излучать небольшую вторичную волну во всех направлениях, как диполь антенна. Все эти волны в сумме дают зеркальное отражение и преломление в соответствии с принципом Гюйгенса – Френеля.
В случае диэлектриков, таких как стекло, электрическое поле света действует на электроны в материале, и движущиеся электроны создают поля и становятся новыми излучателями. Преломленный свет в стекле - это комбинация прямого излучения электронов и падающего света. Отраженный свет - это комбинация обратного излучения всех электронов.
В металлах электроны без энергии связи называются свободными электронами. Когда эти электроны колеблются вместе с падающим светом, разность фаз между их полем излучения и падающим полем составляет π (180 °), поэтому прямое излучение компенсирует падающий свет, а обратное излучение - это просто отраженный свет.
Взаимодействие света и материи в терминах фотонов является темой квантовой электродинамики и подробно описано Ричардом Фейнманом в его популярной книге QED: Странная теория света и материи.
Общий механизм рассеяния, который дает диффузное отражение твердой поверхностью Когда свет падает на поверхность (неметаллического) материала, он отражается во всех направлениях из-за многократных отражений от микроскопических неоднородностей внутри материала (например, границ зерен поликристаллического материала или ячейки или волокна границы органического материала) и по его поверхности, если она шероховатая. Таким образом, «образ» не формируется. Это называется диффузным отражением. Точная форма отражения зависит от структуры материала. Одной из распространенных моделей диффузного отражения является коэффициент отражения Ламберта, в которой свет отражается с равной яркостью (в фотометрии) или яркостью (в радиометрии) во всех направлениях., как определено законом косинуса Ламберта.
Свет, посылаемый в наши глаза большинством объектов, которые мы видим, обусловлен диффузным отражением от их поверхности, так что это наш основной механизм физического наблюдения.
Принцип работы углового отражателя Некоторые поверхности обладают световозвращением. Структура этих поверхностей такова, что свет возвращается в том направлении, откуда он пришел.
При полете над облаками, освещенными солнечным светом, область, видимая вокруг тени самолета, будет казаться ярче, и аналогичный эффект может быть замечен от росы на траве. Это частичное обратное отражение создается за счет преломляющих свойств изогнутой поверхности капли и отражающих свойств на обратной стороне капли.
сетчатка некоторых животных действует как ретрорефлектор (подробнее см. tapetum lucidum ), так как это эффективно улучшает ночное зрение животных. Поскольку линзы их глаз взаимно изменяют пути входящего и исходящего света, эффект заключается в том, что глаза действуют как сильный световозвращатель, который иногда можно увидеть ночью, когда вы идете по диким землям с фонариком.
Простой световозвращатель можно сделать, разместив три обычных зеркала, перпендикулярно друг другу (угловой отражатель ). Создаваемое изображение является инверсией изображения, создаваемого единственным зеркалом. Поверхность можно сделать частично световозвращающей, нанеся на нее слой крошечных преломляющих сфер или создав небольшие пирамидальные структуры. В обоих случаях внутреннее отражение заставляет свет отражаться обратно туда, где он возник. Это используется для того, чтобы дорожные знаки и автомобильные номерные знаки отражали свет в основном в том направлении, откуда он пришел. В этом случае идеальное световозвращение нежелательно, поскольку свет в этом случае будет направлен обратно в фары встречного автомобиля, а не в глаза водителя.
Множественные отражения в двух плоских зеркалах под углом 60 °. Когда свет отражается от зеркала, появляется одно изображение. Два зеркала, расположенные точно напротив друг друга, создают впечатление бесконечного количества изображений, расположенных вдоль прямой линии. Множественные изображения, видимые между двумя зеркалами, расположенными под углом друг к другу, лежат над кругом. Центр этого круга расположен на воображаемом пересечении зеркал. Квадрат из четырех зеркал, расположенных лицом к лицу, создает видимость бесконечного количества изображений, расположенных на плоскости. Множественные изображения, видимые между четырьмя зеркалами, составляющими пирамиду, в которой каждая пара зеркал расположена под углом друг к другу, лежат на сфере. Если основание пирамиды имеет форму прямоугольника, изображения распределяются по части тора .
. Обратите внимание, что это теоретические идеалы, требующие идеального выравнивания идеально гладких, идеально плоских идеальных отражателей, которые не поглощают свет. На практике к этим ситуациям можно только приблизиться, но их невозможно достичь, потому что эффекты любых поверхностных дефектов в отражателях распространяются и увеличиваются, поглощение постепенно гасит изображение, а любое оборудование для наблюдения (биологическое или технологическое) будет мешать.
В этом процессе (который также известен как фазовое сопряжение) свет отражается точно в том направлении, откуда он пришел из-за нелинейного оптического процесса. Меняется не только направление света, но и реальный волновой фронт. Сопряженный отражатель может использоваться для удаления аберраций луча путем его отражения и последующего прохождения отражения через аберрирующую оптику во второй раз. Если бы кто-то смотрел в зеркало со сложным сопряжением, оно было бы черным, потому что только фотоны, покинувшие зрачок, достигли зрачка.
Материалы, отражающие нейтроны, например бериллий, используются в ядерные реакторы и ядерное оружие. В физических и биологических науках отражение нейтронов от атомов в материале обычно используется для определения внутренней структуры материала.
Панель рассеивания звука для высоких частот Когда продольная звуковая волна ударяется о плоскую поверхность, звук отражается когерентным образом при условии, что размер отражающей поверхность большая по сравнению с длиной волны звука. Обратите внимание, что слышимый звук имеет очень широкий частотный диапазон (от 20 до примерно 17000 Гц) и, следовательно, очень широкий диапазон длин волн (примерно от 20 мм до 17 м). В результате общий характер отражения меняется в зависимости от текстуры и структуры поверхности. Например, пористые материалы будут поглощать некоторую энергию, а грубые материалы (где шероховатость определяется длиной волны) имеют тенденцию отражаться во многих направлениях - рассеивать энергию, а не когерентно. Это ведет в область архитектурной акустики, потому что природа этих отражений имеет решающее значение для слухового восприятия пространства. В теории уменьшения внешнего шума размер отражающей поверхности слегка отвлекает от концепции шумового барьера, отражая часть звука в противоположном направлении. Отражение звука может влиять на акустическое пространство.
Сейсмические волны, вызванные землетрясениями или другими источниками (например, взрывами ), могут отражаться слои внутри Земли. Изучение глубинных отражений волн, генерируемых землетрясениями, позволило сейсмологам определить слоистую структуру Земли. Более мелкие отражения используются в сейсмологии отражений для изучения земной коры в целом и, в частности, для поиска месторождений нефти и природного газа.
 | На Wikimedia Commons есть медиа связанные с Отражением. |
| На Викискладе есть материалы, связанные с Отражения. |
