反射（物理）
反射とは、2 つの異なる媒体の間の界面で波面の方向が変わり、波面が元の媒体に戻ることです。 一般的な例としては、光、音、水波の反射があります。 反射という現象は、私たちの日常生活にとって非常に価値のあるものである。 例えば、可視光線の反射は、自ら光を発しない物体を見ることを可能にする。 マイクロ波の反射は、レーダースキャナーに役立っています。 劇場やコンサートホールでは、音波が反射して舞台を盛り上げる。 地震波の反射は、地球の構造を調べたり、石油などの天然資源を探査するのに役立ちます。
光の反射は、界面の性質によって鏡面反射（鏡のように見えること）と拡散反射（像を保持せず、エネルギーだけを保持すること）がある。 界面が誘電体-導電体、誘電体-誘電体のいずれで構成されていても、反射波の位相は反転する場合としない場合があります。
鏡面（鏡面）反射
入射角は反射角に等しい
鏡は、金属コーティングの前にガラス板があるもので、鏡面光反射の基本モデルを提供します。 (反射の大部分は金属コーティングの表面から起こる)金属では、その表皮深度を超える波の伝搬が抑制されることにより、反射が促進される。 また、水やガラスなどの透明な媒体の表面からも反射が起こる。
図では、光線POが点Oで垂直鏡に当たり、反射した光線をOQとする。 点Oを通り鏡に垂直な仮想線（法線と呼ばれる）を投影すると、入射角θiと反射角θrを測定することができます。 8103>
実際、光がある屈折率の媒質から異なる屈折率の媒質に向かうとき、反射が起きることがあります。 最も一般的なケースでは、光のある割合が界面から反射され、残りは屈折される。 境界面に衝突した光線に対するマクスウェル方程式を解くと、フレネルの方程式が導出され、これを用いて、ある状況下で光がどの程度反射され、どの程度屈折されるかを予測することができる。 入射角が臨界角（内部全反射が起こる最小の入射角）以上であれば、密度の高い媒質からの光の内部全反射が起こる。
外部媒質より密度の高い（屈折率の高い）物質から光が反射すると、180°位相反転を起こす。 対照的に、密度が低く、屈折率の低い材料は、光を同位相で反射する。
曲面での鏡面反射は、拡大または縮小された像を形成し、曲面鏡は光学的パワーを持ちます。
拡散反射
光が粗面や粒面に当たると、界面の微細な凹凸によりあらゆる方向に跳ね返される。 したがって、像は形成されない。 これを乱反射といいます。
再帰反射
表面によっては、再帰反射を示すものがあります。 これらの表面の構造は、光が来た方向に戻ってくるようになっている。 3枚の普通の鏡を互いに垂直に置くと、簡単な再帰反射鏡ができます（コーナーリフレクター）。
File:Corner-reflector.svg
その上に小さな屈折球の層を蒸着したり、小さなピラミッド状の構造（立方体のコーナー反射）を作ることによって、表面を部分的に再帰反射させることができます。 どちらの場合も、内部反射により、光は元の場所に戻ってきます。 これを利用して、交通標識や自動車のナンバープレートなどでは、光をほとんど元の方向に反射させることができる。
複素共役反射
非線形光学プロセスにより、光が来た方向に正確に跳ね返されます。 この種の反射では、光の方向だけでなく、実際の波面も反転する。
中性子反射
ベリリウムなどの一部の材料は、中性子を反射することができます。
音波の反射
縦波の音波が平面に当たると、反射面の寸法が音の波長に比べて大きければ、コヒーレントに反射されます。 音は非常に広い周波数範囲（20から約17,000Hz）を持っており、したがって非常に広い波長範囲（約20mmから17m）を持っていることに注意してください。 そのため、表面の質感や構造によって、反射の全体的な性質が異なる。 例えば、多孔質な素材はエネルギーを吸収し、粗い素材（ここで粗いとは波長に対して）は多方向に反射する傾向があり、エネルギーをコヒーレントに反射するのではなく、むしろ散乱させるのです。
屋外の騒音軽減の理論では、反射する表面のサイズは、音の一部を反対方向に反射させることによって、ノイズバリアの概念からわずかに逸脱します。 地震によって発生した波の深い反射を研究することで、地震学者は地球の層構造を決定することができました。 より浅い反射は、一般的に地殻を研究するために、特に石油や天然ガスの埋蔵量を探索するために反射地震学で使用されています。 物質の表面にある一つの分子を調べると、到着した光子は吸収され、ほとんどすぐに再放出される。
鏡面反射（Heroの等角反射則に従う）は、光子が通ったであろう最も可能性の高い経路の総和として説明される量子力学的効果である。 光と物質の相互作用は量子電気力学のトピックであり、リチャード・ファインマンが著書『QED』で詳しく解説している。
分子に吸収された光子は、分子のエネルギーレベル（運動、回転、電子、または振動）と一致する場合があり、光子は再放出されないか、あるいはその過程でエネルギーの一部が失われる可能性があります。 この場合、放出される光子のエネルギーレベルはわずかに異なる。 これらの効果は、ラマン散乱、ブリルアン散乱、コンプトン散乱として知られています。
関連項目
- 回折
- 光
- 屈折
注
- （光が通る）媒質の屈折率は、真空中の光速とその媒質の光速の比を表わします。
- ACEPT W3 Group. 1999. 光の反射. アリゾナ州立大学物理学・天文学部。 2007年2月10日取得。
- Fishbane, Paul M., Stephen Gasiorowicz, and Stephen T. Thornton. 2005. Physics for Scientists and Engineers. 第3版. Vol.2. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0131418815.
- Henderson, Tom. 2004. 光の反射と光線モデル. The Physics Classroom. 2007 年 2 月 10 日取得.
- Russell, Dan. 2006. 境界からの波動の反射. ケタリング大学応用物理学。 Retrieved February 10, 2007
クレジット
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