Введение
"Отражение" волн на границе раздела сред. Отражение – это изменение направления волнового фронта на границе раздела между двумя различными средами, в результате которого волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришел. Распространенные примеры включают отражение света, звука и водяных волн. Закон отражения утверждает, что для зеркального отражения (например, от зеркала) угол падения волны на поверхность равен углу отражения. В акустике отражение вызывает эхо и используется в гидролокации (сонаре). В геологии оно важно при изучении сейсмических волн. Отражение наблюдается для поверхностных волн в водоемах. Отражение наблюдается для многих типов электромагнитных волн, помимо видимого света. Отражение ВЧ и более высоких частот важно для радиосвязи и радиолокации. Даже жесткие рентгеновские и гамма-лучи могут отражаться под малыми углами с использованием специальных "скользящих" зеркал.
Reflection is the change in direction of a wavefront at an interface between two different media so that the wavefront returns into the medium from which it originated. Common examples include the reflection of light, sound and water waves. The law of reflection says that for specular reflection (for example at a mirror) the angle at which the wave is incident on the surface equals the angle at which it is reflected. In acoustics, reflection causes echoes and is used in sonar. In geology, it is important in the study of seismic waves. Reflection is observed with surface waves in bodies of water. Reflection is observed with many types of electromagnetic wave, besides visible light. Reflection of VHF and higher frequencies is important for radio transmission and for radar. Even hard X rays and gamma rays can be reflected at shallow angles with special "grazing" mirrors.
Многочисленные отражения
Когда свет отражается от зеркала, появляется одно изображение. Два зеркала, расположенные точно друг напротив друга, создают иллюзию бесконечного числа изображений вдоль прямой линии. Множественные изображения, видимые между двумя зеркалами, расположенными под углом друг к другу, располагаются по окружности. Центр этой окружности находится в воображаемой точке пересечения зеркал. Квадрат из четырех зеркал, расположенных друг напротив друга, создает иллюзию бесконечного числа изображений, расположенных в плоскости. Множественные изображения, видимые между четырьмя зеркалами, образующими пирамиду, в которой каждая пара зеркал находится под углом друг к другу, располагаются на сфере. Если основание пирамиды имеет прямоугольную форму, изображения распределяются по сечению тора. Следует отметить, что это теоретические идеалы, требующие идеального выравнивания идеально гладких, идеально плоских и абсолютно не поглощающих свет отражателей. На практике эти ситуации можно лишь приближенно воспроизвести, но не достичь, поскольку эффекты любых неровностей поверхности отражателей распространяются и усиливаются, поглощение постепенно гасит изображение, а любое наблюдательное оборудование (биологическое или технологическое) будет вносить помехи.
Комплексная конъюгированная рефлексия
В этом процессе (также известном как фазовая конъюгация) свет точно возвращается в направлении, откуда он пришел, благодаря нелинейному оптическому процессу. При этом обращается не только направление света, но и сами волновые фронты. Конъюгированный отражатель можно использовать для устранения аберраций в луче, отражая его и затем пропуская отраженный луч через аберрирующую оптику повторно. Если бы кто-то посмотрел в сложное конъюгирующее зеркало, оно показалось бы черным, поскольку до зрачка дошли бы только те фотоны, которые из него вышли.
Нейтронное отражение
Материалы, отражающие нейтроны, например бериллий, применяются в ядерных реакторах и ядерном оружии. В физике и биологии отражение нейтронов от атомов внутри материала широко используется для определения его внутренней структуры.
Звуковое отражение
Когда продольная звуковая волна встречает плоскую поверхность, звук отражается когерентно, если размер отражающей поверхности значительно превышает длину волны звука. Следует отметить, что слышимый звук имеет очень широкий диапазон частот (от 20 до примерно 17000 Гц), и, следовательно, очень широкий диапазон длин волн (от примерно 20 мм до 17 м). В результате, характер отражения в целом зависит от текстуры и структуры поверхности. Например, пористые материалы поглощают часть энергии, а шероховатые материалы (где шероховатость определяется относительно длины волны) склонны отражать звук во многих направлениях – рассеивать энергию, а не отражать когерентно. Это ведет к области архитектурной акустики, поскольку характер этих отражений критически важен для восприятия звука в пространстве. В теории снижения внешнего шума размер отражающей поверхности в некоторой степени снижает эффективность шумового барьера, отражая часть звука в противоположном направлении. Отражение звука может изменять акустические свойства пространства.
Сейсмическое отражение
Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями или другими источниками (например, взрывами), могут отражаться от слоев внутри Земли. Изучение глубоких отражений волн, генерируемых землетрясениями, позволило сейсмологам установить слоистую структуру Земли. Отражения на меньшей глубине используются в отраженной сейсморазведке для изучения земной коры в целом, и в частности для поиска месторождений нефти и природного газа.