กฎฟิสิกส์บางข้อยากที่จะจินตนาการได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ช่วยการมองเห็น สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับแสงปกติที่ตกกระทบวัตถุต่างๆ ดังนั้น ที่ขอบที่แยกตัวกลางสองตัว จะมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางของรังสีแสง ถ้าขอบเขตนี้มากกว่าความยาวคลื่นมาก ในกรณีนี้ การสะท้อนของแสงจะเกิดขึ้นเมื่อพลังงานบางส่วนกลับคืนสู่ตัวกลางแรก หากรังสีบางส่วนทะลุผ่านตัวกลางอื่นก็จะหักเห ในวิชาฟิสิกส์ การไหลของพลังงานแสงที่กระทบขอบของสื่อสองชนิดที่ต่างกันเรียกว่าตกกระทบ และพลังงานที่ส่งกลับจากมันไปยังตัวกลางแรกเรียกว่าการสะท้อน มันเป็นการจัดเรียงร่วมกันของรังสีเหล่านี้ที่กำหนดกฎของการสะท้อนและการหักเหของแสง
เงื่อนไข
มุมระหว่างลำแสงตกกระทบกับเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสองซึ่งกลับคืนสู่จุดเกิดของฟลักซ์พลังงานแสงเรียกว่ามุมตกกระทบ มีตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่ง นี่คือมุมสะท้อน มันเกิดขึ้นระหว่างลำแสงสะท้อนกับเส้นตั้งฉากที่กลับคืนสู่จุดที่ตกกระทบ กระป๋องแสงแพร่เป็นเส้นตรงเฉพาะในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน สื่อต่าง ๆ ดูดซับและสะท้อนแสงรังสีในรูปแบบต่างๆ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเป็นค่าที่กำหนดลักษณะการสะท้อนแสงของสาร มันแสดงให้เห็นว่าพลังงานที่นำโดยรังสีแสงไปยังพื้นผิวของตัวกลางจะเป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการแผ่รังสีสะท้อน ค่าสัมประสิทธิ์นี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือมุมตกกระทบและองค์ประกอบของรังสี การสะท้อนของแสงทั้งหมดเกิดขึ้นเมื่อตกกระทบวัตถุหรือสารที่มีพื้นผิวสะท้อนแสง ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อรังสีกระทบฟิล์มบาง ๆ ของเงินและปรอทเหลวที่เกาะอยู่บนกระจก การสะท้อนแสงโดยรวมเป็นเรื่องปกติในทางปฏิบัติ
กฎหมาย
กฎของการสะท้อนและการหักเหของแสงถูกสร้างขึ้นโดย Euclid ในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช BC อี ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นจากการทดลองและได้รับการยืนยันอย่างง่ายดายโดยหลักการทางเรขาคณิตล้วนๆ ของ Huygens ตามที่เขาพูด จุดใดๆ ของตัวกลางที่เกิดการก่อกวนนั้นเป็นที่มาของคลื่นทุติยภูมิ
กฎข้อที่หนึ่งของการสะท้อนแสง: การตกกระทบและลำแสงสะท้อน เช่นเดียวกับเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างสื่อซึ่งได้รับการฟื้นฟู ณ จุดที่เกิดลำแสงจะอยู่ในระนาบเดียวกัน คลื่นระนาบตกลงบนพื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งพื้นผิวคลื่นนั้นเป็นแถบ
กฎอีกข้อหนึ่งบอกว่ามุมสะท้อนของแสงเท่ากับมุมตกกระทบ นี่เป็นเพราะพวกมันตั้งฉากกันด้านข้าง ตามหลักการความเท่าเทียมกันของรูปสามเหลี่ยม มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน สามารถพิสูจน์ได้โดยง่ายว่าพวกมันอยู่ในระนาบเดียวกันโดยเส้นตั้งฉากกลับคืนสู่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่อที่จุดตกกระทบของลำแสง กฎที่สำคัญที่สุดเหล่านี้ใช้ได้กับแสงย้อนกลับ เนื่องจากการย้อนกลับของพลังงาน ลำแสงที่กระจายไปตามเส้นทางของแสงสะท้อนจะสะท้อนไปตามเส้นทางของเหตุการณ์
คุณสมบัติของวัตถุสะท้อนแสง
วัตถุส่วนใหญ่สะท้อนแสงเฉพาะการแผ่รังสีแสงที่ตกลงมา อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ใช่แหล่งกำเนิดแสง วัตถุที่มีแสงสว่างเพียงพอสามารถมองเห็นได้จากทุกด้าน เนื่องจากการแผ่รังสีจากพื้นผิวของพวกมันจะสะท้อนและกระจัดกระจายไปในทิศทางต่างๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสะท้อนแบบกระจาย (กระจัดกระจาย) เกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบพื้นผิวขรุขระ ในการกำหนดเส้นทางของลำแสงที่สะท้อนจากร่างกาย ณ จุดเกิด ระนาบจะถูกวาดที่สัมผัสพื้นผิว มุมตกกระทบของรังสีและการสะท้อนจะถูกสร้างขึ้นมาสัมพันธ์กัน
สะท้อนกระจาย
เนื่องจากการมีอยู่ของการสะท้อนแบบกระจาย (กระจาย) ของพลังงานแสง เราจึงแยกแยะวัตถุที่ไม่สามารถเปล่งแสงได้ เรามองไม่เห็นร่างกายใด ๆ เลยถ้าการกระเจิงของรังสีเป็นศูนย์
แสงสะท้อนกระจายไม่ทำให้เกิดความรู้สึกไม่สบายตา นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแสงทั้งหมดไม่กลับคืนสู่สภาพแวดล้อมเดิม จากหิมะสะท้อนรังสีประมาณ 85% จากกระดาษสีขาว - 75% แต่จากกำมะหยี่สีดำ - เพียง 0.5% เมื่อแสงสะท้อนจากพื้นผิวขรุขระต่างๆ รังสีจะถูกส่งแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กัน เรียกว่าผิวด้านหรือกระจก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตของพื้นผิวที่สะท้อนแสง อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเหล่านี้สัมพันธ์กัน พื้นผิวเดียวกันอาจเป็นแบบพิเศษและเคลือบด้านที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงตกกระทบ พื้นผิวที่กระจายรังสีอย่างสม่ำเสมอในทิศทางที่ต่างกันถือเป็นพื้นผิวด้านโดยสิ้นเชิง แม้ว่าจะแทบไม่มีวัตถุดังกล่าวในธรรมชาติ แต่เครื่องเคลือบดินเผา หิมะ และกระดาษวาดรูปก็อยู่ใกล้กันมาก
กระจกสะท้อน
แสงสะท้อนแบบพิเศษแตกต่างจากชนิดอื่นตรงที่เมื่อลำแสงพลังงานตกบนพื้นผิวเรียบในมุมหนึ่ง พวกมันจะสะท้อนไปในทิศทางเดียว ปรากฏการณ์นี้คุ้นเคยกับทุกคนที่เคยใช้กระจกเงาภายใต้แสงแห่งแสง ในกรณีนี้จะเป็นพื้นผิวสะท้อนแสง เนื้อหาอื่น ๆ อยู่ในหมวดหมู่นี้เช่นกัน วัตถุที่เรียบทางแสงทั้งหมดสามารถจัดเป็นพื้นผิวกระจก (สะท้อนแสง) ได้ หากขนาดของความไม่เป็นเนื้อเดียวกันและความผิดปกติบนวัตถุนั้นน้อยกว่า 1 ไมครอน (ไม่เกินความยาวคลื่นของแสง) สำหรับพื้นผิวดังกล่าวทั้งหมด กฎของการสะท้อนแสงนั้นถูกต้อง
การสะท้อนแสงจากพื้นผิวกระจกต่างๆ
กระจกที่มีพื้นผิวสะท้อนแสงโค้ง (กระจกทรงกลม) มักใช้ในเทคโนโลยี วัตถุดังกล่าวคือร่างกายมีลักษณะเป็นปล้องทรงกลม ความขนานของรังสีในกรณีที่แสงสะท้อนจากพื้นผิวดังกล่าวถูกละเมิดอย่างรุนแรง กระจกดังกล่าวมีสองประเภท:
• เว้า - สะท้อนแสงจากพื้นผิวด้านในของส่วนของทรงกลมเรียกว่าการรวบรวมเนื่องจากแสงคู่ขนานหลังจากการสะท้อนจากพวกเขาจะถูกรวบรวมที่จุดหนึ่ง
• นูน - สะท้อนแสงจากพื้นผิวด้านนอก ในขณะที่รังสีคู่ขนานกระจัดกระจายไปด้านข้าง ซึ่งเป็นสาเหตุที่กระจกนูนเรียกว่าการกระเจิง
ตัวเลือกสำหรับการสะท้อนแสง
รังสีที่ตกกระทบเกือบขนานกับพื้นผิวสัมผัสเพียงเล็กน้อยแล้วสะท้อนเป็นมุมป้านมาก จากนั้นจะดำเนินต่อไปในวิถีที่ต่ำมาก ให้ใกล้กับพื้นผิวมากที่สุด ลำแสงที่ตกลงมาเกือบจะในแนวตั้งจะสะท้อนเป็นมุมแหลม ในกรณีนี้ ทิศทางของลำแสงที่สะท้อนแล้วจะอยู่ใกล้กับเส้นทางของลำแสงตกกระทบ ซึ่งสอดคล้องกับกฎทางกายภาพอย่างเต็มที่
การหักเหของแสง
การสะท้อนมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปรากฏการณ์อื่นๆ ของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต เช่น การหักเหของแสงและการสะท้อนภายในทั้งหมด บ่อยครั้ง แสงลอดผ่านเขตแดนระหว่างสื่อทั้งสอง การหักเหของแสงคือการเปลี่ยนแปลงทิศทางของการแผ่รังสีแสง เกิดขึ้นเมื่อผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง การหักเหของแสงมีสองรูปแบบ:
• ลำแสงที่ลอดผ่านขอบเขตระหว่างสื่อนั้นอยู่ในระนาบที่ผ่านแนวตั้งฉากกับพื้นผิวและลำแสงตกกระทบ
•มุมตกกระทบกับการหักเหของแสงสัมพันธ์กัน
การหักเหมักมาพร้อมกับแสงสะท้อน ผลรวมของพลังงานของลำแสงสะท้อนและหักเหของแสงเท่ากับพลังงานของลำแสงตกกระทบ ความเข้มสัมพัทธ์ขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ของแสงในลำแสงตกกระทบและมุมตกกระทบ โครงสร้างของอุปกรณ์ออปติคัลจำนวนมากยึดตามกฎการหักเหของแสง