Refleksija (fizika)

Refleksija je promjena smjera talasnog fronta na interfejsu između dva različita medija, tako da se talasni front vraća u medij iz kojeg je nastao. Uobičajeni primjeri uključuju refleksiju svjetlosti, zvuka i vodenih talasa. Zakon refleksije kaže da je za spekularna refleksija (naprimjer kod ogledala) ugao pod kojim talas pada na površinu jednak kutu pod kojim se reflektira.

U akustici, refleksija uzrokuje eho i koristi se u sonaru. U geologiji je važan u proučavanju seizmičkih talasa. Refleksija se posmatra sa površinskim talasom u vodenim tijelima. Refleksija se opaža kod mnogih tipova elektromagnetnih talasa, osim vidljive svjetlosti. Refleksija VHF i viših frekvencija je važna za radio prenos i za radare. Čak i tvrdi rendgenski zraci i gama zraci mogu se reflektovati pod plitkim uglovima sa specijalnim ogledalima "pase".

Refleksija svjetlosti

Refleksija svjetlosti je ili spekularna (slično ogledalu) ili difuzna (zadržavanje energije, ali gubljenje slike), u zavisnosti o prirodi interfejsa. Kod spekularne refleksije faza reflektovanih talasa zavisi od izbora ishodišta koordinata, ali relativna faza između s i p (TE i TM) polarizacija je fiksirana svojstvima medija i interfejsa između njih.^[1]

Ogledalo je najčešći model za spekularne refleksije svjetlosti i obično se sastoji od staklenog lima s metalnim premazom gdje dolazi do značajne refleksije. Refleksija je pojačana u metalima, suzbijanjem širenja talasa izvan njihovih dubina kože. Refleksija se takođe dešava na površini transparentnog medija, kao što su voda ili staklo.

Dijagram refleksije ogledala

Na dijagramu svjetlosna zraka PO udara u vertikalno ogledalo u tački O, a reflektirana zraka je OQ. Projektovanjem zamišljene linije kroz tačku O okomitu na ogledalo, poznatu kao normala, možemo izmjeriti upadni ugao, θ_i i ugao refleksije, θ_r. Zakon refleksije kaže da je θ_i=θ_r, ili drugim riječima, upadni ugao je jednak ugluu refleksije .

Zapravo, refleksija svjetlosti može se dogoditi kad god svjetlost putuje iz medija datog indeksa refrakcije u medij s drugačijim indeksom prelamanja. U najopćijem slučaju, određeni dio svjetlosti se odbija od interfejsa, a ostatak se prelama. Rješavanje Maxwellove jednačine za svjetlosnu zraku koja udari u granicu omogućava izvođenje Sresnelovih jednačina, koje se mogu koristiti za predviđanje koliko se svjetlosti reflektira, a koliko se prelama u datoj situaciji. Ovo je analogno načinu na koji nepodudaranje impedanse u električnom kolu uzrokuje refleksiju signala. Totalna unutrašnja refleksija svjetlosti iz gušće sredine nastaje ako je upadni ugao veći od kritičnog ugla.

Potpuna unutrašnja refleksija koristi se kao sredstvo za fokusiranje talasa koji se ne mogu efikasno reflektovati uobičajenim sredstvima. Rendgenski teleskopiu se konstruišu stvaranjem konvergentnog "tunela" za talase. Kako talasii stupaju u interakciju pod malim uglom s površinom ovog tunela, oni se reflektiraju prema tački fokusa (ili prema drugoj interakciji s površinom tunela, na kraju se usmjeravaju na detektor u fokusu). Konvencijski reflektor bi bio beskoristan jer bi rendgenski zraci jednostavno prolazili kroz predviđeni reflektor. Kada se svetlost reflektuje od materijala sa većim indeksom prelamanja od sredine u kojoj putuje, ona podliježe pomaku faze od 180°. Nasuprot tome, kada se svjetlost odbija od materijala sa nižim indeksom prelamanja, reflektirana svjetlost je u fazi sa upadnom svjetlošću. Ovo je važan princip u oblasti optike tankog filma.

Ogledalska refleksija formira slike. Refleksija sa ravne površine formira sluku u ogledalu, koja izgleda da je obrnuta s lijeva na desno jer upoređujemo sliku koju vidimo s onim što bismo vidjeli da smo rotirani u poziciju slike. Ogledalska refleksija na zakrivljenoj površini formira sliku koja može biti uvećana ili umanjena; zakrivljeno ogledalo ima optičku snagu. Takva ogledala mogu imati površine sferne ili parabolične.