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反射(拉丁文:Reflectio;法文、英文:Reflection;德文、西班牙文:Reflexion)是一种物理现象,是指波阵面从一个介质进入另一个介质时,在两个介质的界面处,其传播方向发生改变,而返回其原介质的现象。常见的例子包括声波和水波的反射。反射定律指出,对于镜面反射,入射角等于反射角,即光线射入时的与镜面的夹角与光线反射后与镜面的夹角相等。镜面反射可以通过镜子观察到。 在声学方面,反射会引起回声,这在声纳[1]上得到很好应用。在地质学方面,研究地震波时,反射是十分重要的部分。反射可以在水体的面波上被观察到,也可以在包括可见光和红外光在内的多种电磁波上被观测到。甚高频以及更高频的波的反射对于无线电传输和雷达十分重要。甚至硬X射线和伽马射线在角度较浅时,也可以被“擦边”镜反射。

光的反射

光的反射可以是镜面反射(如同镜子)或漫反射[2](保留了能量,但丢失了图像),取决于界面性质。

一面镜子就可以提供光的镜面反射的最常见模型,镜子往往由一块有着属涂层的薄玻璃板组成,而这金属涂层才是反射实际发生的地方。反射在金属中会增强,因为金属对于超出它们集肤深度的波能起到抑制传播的作用。反射同样能在透明介质的界面上发生,例如和玻璃。

事实上,只要光从一个有着特定折射率的介质传播进入一个有着不同折射率的介质,光的反射就会发生。在绝大多数情况下,只有一部分光会从界面反射,余下的则会折射。通过解在一束光线射到一个界面上的情况下的麦克斯韦方程组,派生出了菲涅耳方程组,用它可以预测在特定情况下,多少光发生反射和多少光发生折射。这与阻抗失配在一个电回路中引起信号反射的方式类似。当光从光密介质入射时,如果入射角大于临界角,全内反射就会发生。

全内反射被用来使波集中,此时用一般方法不能将波有效地反射。X射线望远镜是通过为波创造一个辐辏“轨道”来建造的。波以低角度与这个轨道的表面相互作用,与此同时,它们也就朝着目标点反射(或是朝着与轨道表面的另一个相互作用点,最终被导向位于目的地的探测器)。普通的反光体此时无法发挥作用,因为X射线会轻易穿过设计好的反光体。

当光反射离开一个比外部介质更密(折射率更高)的材料时,它会经受一次极性倒转。反之,一个更疏、折射率更低的材料会使光同相位反射。这在薄膜光学领域中是一个重要法则。

镜面反射会形成图像。平坦表面上的反射形成的是镜像,它看起来是左右颠倒的,因为我们会把我们看到的图像,与我们在转到图像的位置后的所见作比较。在弯曲表面上的镜面反射会形成一个放大或缩小的图像;曲面镜拥有光学倍率。像这样的镜子可能会有着球形或是抛物面形的表面。

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参考文献