Отражение света

Перевод Сергея Иноземцева

Отражение света может быть или зеркальным (как зеркало) или диффузным (с сохранением энергии, но потерей изображения) в зависимости от природы поверхности. При зеркальном отражении фаза отраженных волн зависит от выбора координат, но относительная фаза между s и p поляризациями определена свойствами сред и границ между ними.

Обычное зеркало представляет собой наиболее простой пример поверхности, где происходит зеркальное отражение света, и обычно состоит из стеклянной пластины с металлическим покрытием, где фактически и происходит отражение. Отражение усиливается в металлах подавлением распространения волн вглубь металла. Отражение также происходит на поверхности прозрачной среды, такой как вода или стекло.

На диаграмме световой луч РО падает на вертикальное зеркало в точке О, где отраженный луч – это OQ. Проведя воображаемую линию, называемую нормалью, через точку О, перпендикулярно зеркалу, мы можем измерить угол падения θi и угол отражения θr. Закон отражения гласит, что θi=θr, или, другими словами, угол падения равен углу отражения.

Фактически, отражение света может происходить всегда, когда свет переходит из среды с заданным коэффициентом преломления в среду с другим коэффициентом преломления. В наиболее общем случае, некая часть света отражается от поверхности, а остальная преломляется. Решение уравнений Максвелла для светового луча, падающего на границу двух сред, позволяет вывести уравнения Френеля, которые могут быть использованы для того, чтобы понять, сколько света отразится, а сколько преломится в данной ситуации. Это аналогично тому, как несоответствие импеданса (комплексного сопротивления) в электрической цепи вызывает отражение сигналов. 
 

Когда свет отражается от материала более плотного (с более высоким показателем преломления), чем внешняя среда, он изменяет фазу на противоположную. В отличие от этого, материал менее плотный, с более низким показателем преломления будет отражать свет в фазе. Это важный закон в области оптики тонких пленок.

Зеркальное отражение формирует изображение. Отражение от гладкой поверхности формирует зеркальное изображение, которое появляется, будучи перевернутым слева направо, потому что мы сравниваем изображение, которое мы видим с тем, которое мы бы увидели, если бы смотрели с позиции картинки. Зеркальное отражение от кривой поверхности формирует уменьшенное или увеличенное изображение; кривые зеркала имеют оптическую силу. Такие зеркала имеют поверхности в форме сферы или параболы.