光の反射は、光線が方向を変え、それが2つの媒体の分離面に当たったときに、その面を横切ることができずに反射する光学現象です。
これは自然界で発生する基本的な現象であり、すでに古代ギリシャで研究されていました。しかし、光の反射を管理する法律は、17世紀になるまで発表されませんでした。反射と屈折の両方の法則を定義したのは、オランダの科学者W.スネルでした。このように、これらの法律はスネルの法則と呼ばれていました。
水の中の光の反射。Pixabay
光の場合が最も代表的ですが、反射自体はすべての波に影響する一般的な現象です。光が身体に当たるたびに、反射が発生します。体が吸収するスペクトルの色と反射する色に応じて、1つの色または別の色の体が見えます。
鏡に映るイメージの形成と同じくらい日常的に、反射は私たちの日常生活にも存在します。これらの画像は反射の法則から説明できます。水面で反射した画像でも確認できますが、この場合は屈折現象も発生します。
要素
光の反射を研究するときは、次の要素を考慮する必要があります：光、2つのメディア、メディアの分離面、入射光線、反射光線、分離面の法線。
物理学では、光という用語には、電磁スペクトルに含まれる放射のフィールド全体が含まれます。可視光という用語は、人間の目で知覚されるスペクトルの一部として予約されています。
リフレクションでは、2つの手段を区別する必要があります。1つは、波が通過する媒体です。2番目は交差しないか、交差する場合は波の屈折が発生します。2つのメディアの間に、いわゆるメディア分離があります。
法線は、メディアの分離平面に垂直な線です。入射光線は、第1の媒質を通って分離面に到達する光線と呼ばれます。反射光線は、入射光線がこの表面に衝突した後に反射される光線です。
反射の法則
ユークリッドは紀元前3世紀に最初に反射法則を発表しましたが、現在の反射法と屈折法が確立されたのは、オランダの天文学者で数学者のウィレブロードスネルファンロイエンとともに1621年のことです。 。
反射の2つの法則を以下に説明します。
第一法
最初の法則は次のステートメントに要約されています。入射光線、法線（または平面に垂直）、および反射光線は同じ空間平面にあります。
光の反射の角度。機械可読の著者が提供されていません。Arveliusを想定（著作権の主張に基づく）。
第二法則
反射の第2法則では、反射の角度は入射角とまったく同じであると規定されています。
フェルマーの原理
前の2つの反射の法則と屈折の法則は、どちらもフェルマーの原理から推定できます。この原理は、光線が空間の2つの場所の間をたどる経路は、常に最短の時間がかかる経路であると述べています。
光の全反射
光が屈折率nの媒質満たしたときに、光の全反射が起こる2より少ないことが発見された媒体と、nより、1。この場合、光は両方の媒体の分離面を通過できず、完全に反射されます。
もちろん、これは臨界角と呼ばれるものよりも大きい入射角でのみ発生します。
全反射がカットダイヤモンドに見られる輝きの原因です。
反射の種類
反射には、鏡面反射、拡散反射、または混合のいくつかのタイプがあります。あるタイプの反射が行われるか、別のタイプの反射が行われるかは、主にパス内のサーフェスのタイプに依存します。
鏡面反射
光が滑らかで磨かれた表面に当たると、鏡面反射が発生します。
拡散反射
代わりに、光が磨かれていない表面に当たると、空間のすべての方向に反射が発生します。それで、拡散反射があったと言われています。
マリアカサンドラ
混合反射
その名前が示すように、混合反射は、前の2つの組み合わせが発生したときに発生します。
用途
光の反射にはさまざまな用途があります。したがって、たとえば、全反射の現象は、双眼鏡の製造で使用されるポロプリズムとして知られているもので使用されます。
全反射は、光ファイバーケーブル内の光の伝播にも使用されます。したがって、家に光ファイバーのインターネット接続がある場合、それを楽しむ責任の一部は光の全反射によるものであることを知っておく必要があります。
再帰反射
再帰反射は、光の反射のアプリケーションであり、入射角に関係なく、原点または光源に向かって光を反射します。これを達成するために、平らな反射面が使用されます。
再帰反射の特定の用途は交通標識です。これにより、ヘッドライトからの光を直接原点方向に反射できます。これにより、信号が強調されて表示され、ドライバーが危険の警告を受けます。
実験
光の反射現象は、以下に提案するようないくつかの簡単な家庭実験で検証できます。あなたはリスクなしでそれを家で行うことができて、あなたの指先で物理学がいかにあるか見ることができます。
光実験の全反射
この実験を実行するには、グラス、水、牛乳、レーザーポインターが必要です。
まず、グラスに水を入れ、牛乳を数滴加えます。これが完了すると、レーザーポインターが水位の下のグラスに向けられます。このようにして、ポインタからの光線は水を通過し、空気とともに水面で反射されます。
さらに、水に溶けたミルクの液滴のおかげで、光波の完全な経路をたどることができ、入射光線と反射光線の両方を完全に観察することができます。いずれにせよ、反射波のパターンをよりよく理解するために、光の少ない部屋で実験を行うことが理想です。
原因
前に説明したように、この現象は、屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質に光が通過するときにのみ発生します。同様に、これが起こるためには、光は、いわゆる臨界角より大きい角度で媒体の分離に影響を与えなければならない。
結論
光の反射は、私たちの生活の中で私たちが毎日伴う自然現象です。これは、私たちがそのおかげで色を知覚するほどの程度までです。それを統治する規則が定義され始めたのはスネルと共に17世紀になってからであったが、その研究がすでに古典ギリシャであったという証拠がある。
現在、その用途は多種多様です。一部の人は、きっとあなたはそれらを想像しなかったでしょうし、それらは、光ファイバーケーブルを介した情報の伝送などの予期しないプロセスに関与しています。
物理学が私たちを取り巻くすべてのものに存在するだけでなく、光も私たちの現実の発見に不可分に付き添います。無駄ではなく、私たちが私たちの周りの世界を知覚するのは彼女のおかげです。
参考文献
- ライト（nd）。ウィキペディアで。2019年2月27日、en.wikipedia.orgから取得。
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- レクナー、ジョン（1987）電磁波と粒子波の反射理論。スプリンガー。