Att se din reflektion i spegeln är något så vanligt att du kan ta det för givet, men det finns mycket att tänka på att bara lura under ytan.

Spegelns plana yta i ditt badrum kan ge en perfekt reflektion, men hur skapar böjda roliga husspeglar sådana bisarra snedvridningar, vilket gör att du verkar ultrahög eller kort och knäböj? Hur kan varje ljusstråle studsa från ytan på ett så perfekt sätt att skapa en tydlig bild? Varför kan du inte se en tydlig reflektion från en ojämn yta?

Dessa frågor kan vara den typ av saker du skulle föreställa dig att ett alltför ivrigt barn kan ställa, men reflektionens fysik, och särskilt reflektionslag, förklarar många fenomen och är ett viktigt steg för att förstå mer komplexa begrepp som brytning och Snells lag.
Reflektion av ljus.

När en ljusvåg träffar en yta kommer hela eller delar av det att vänd dig skarpt och reflektera bort från ytan igen. För en slät yta som en plan spegel reflekteras nästan allt ljus som träffar det, och den resulterande bilden är en ren, "spekulär" reflektion. Det här är den reflektionsform som du kommer att vara mest bekant med, och utan tvekan vad du kommer att tänka på när du tänker på en reflektion.

Men spekulär reflektion är inte den enda typen: Det finns också diffusa reflektioner av ljus. När parallella ljusstrålar hamnar på en grov yta träffar de individuella ljusstrålarna något olika punkter och återspeglas i olika riktningar som ett resultat av ojämnheten hos den grova ytan. Detta kallas en diffus reflektion eftersom även om allt ljus reflekteras är ljusvågorna spridda runt och bildar inte en enda, skarp bild.

I vissa fall, till exempel vid ytan i ett fönster, kommer du att märka en fin reflektion som är mycket mindre tydligt definierad än du skulle se i en spegel. Det beror på att ett sådant gränssnitt finns en viss traditionell reflektion, men också en stor chans att ljuset överförs genom fönstret istället.

Du behöver Snells lag för att fullständigt beskriva vad som händer med det ljus som sänds genom fönstret (som blir brytning
), men reflektionslagen förklarar fortfarande vad som händer med det reflekterade ljuset även i denna mer komplicerade situation.
Viktiga definitioner

Innan vi går vidare för att diskutera reflektionslagen, det är en bra idé att lära sig terminologin som används för att beskriva situationer som denna.

Först kallas ljuset på vägen till spegeln eller ytan som den ljusande strålningen eller helt enkelt incidenten ljus, och det ljuset efter reflektionen kallas den reflekterade ljusstrålen.

Insidensvinkeln för den infallande ljusstrålen är den vinkel som den gör med den "normala linjen" för ytan vid infallspunkten. "Normal" betyder i detta sammanhang linjen som sträcker sig vinkelrätt ut från ytan vid den punkten, så en ljusstråle som slår mot en spegel framåt kommer att ha en 0 graders infallsvinkel, medan en perfekt diagonalt infallande stråle har en 45 graden av infallsvinkel.

Reflektionsvinkeln är mycket lik infallsvinkeln, men som du kan förvänta dig, beskriver den vinkel som den reflekterade ljusstrålen gör med den normala linjen till ytan vid infallspunkten . Detta är bara motsvarigheten till den infallsvinkel som definierats ovan.

Det är också värt att notera att en ljusstråle är ett något idealiserat sätt att beskriva ljus - du tänker i princip bara på det i termer av raka strålar, medan i verkligheten är det en tvärgående våg och mycket mer komplicerad att beskriva. Men för att förstå reflektion behöver du inte denna detaljnivå - det är alltid bra att förenkla saker när du kan inom fysik!
Vad är reflektionslagen?

Reflektionslagen säger att för en infallande ljusstråle kommer infallsvinkeln att vara lika med reflektionsvinkeln. Enkelt uttryckt, om en ljusstråle närmar sig den reflekterande ytan exakt vinkelrätt mot ytan, kommer den att reflekteras rakt tillbaka längs samma linje, men om den inte är riktigt vinkelrät reflekteras den mot den andra sidan av den vinkelräta linjen med ett lika stort belopp.

Att kalla reflektionsvinkeln θ
_{r och infallsvinkeln θ
i, lagen för reflektionsformel är helt enkelt:
θ_r \u003d θ_i}

Så om du lyser en laserpekare vid badrumspegeln i en vinkel på 45 grader mot normal linje (så exakt halvvägs mellan att vara i linje med spegelns yta och vara vinkelrätt mot det), då reflekteras det vid 45 grader i motsatt riktning.

Tänk på en poolspelare som studsar en boll från en plan sektion av kudden, eller om en tennisspelare bedömer vinkeln som bollen kommer att studsa upp efter att ha träffat marken. Båda dessa situationer är inte fullkomligt lika med avseende på infallsvinkeln och studsvinkeln (eftersom en del energi går förlorad i båda fallen), men i själva verket uppträder ljus på samma sätt. > Exempel på reflektionslagen