Refleksion er ændring af en bølges retning ved grænsen mellem to forskellige medier, så bølgen bevæger sig tilbage til det medium, den kom fra. Refleksion gælder for mange typer bølger, men de mest almindelige eksempler er refleksion af lys, lyd og vandbølger.

Spejlreflektion (specular refleksion) er en spejllignende refleksion af lys fra en glat overflade, hvor lys fra en enkelt indgående retning reflekteres i en enkelt udgående retning. I praksis kan en overflade i stedet give diffus refleksion, hvor lys fra én indfaldende retning spredes i mange retninger, fordi overfladen er ujævn på samme skala som bølgelængden.

Loven om refleksion

Når refleksionen er spejllignende, gælder følgende regel: indfaldsvinklen og refleksionsvinklen er lige store og måles i forhold til normalen (en linje vinkelret på overfladen i reflektionspunktet). I diagrammet herunder kommer en lysstråle fra punktet P og mødes i spejlet i punkt O. Strålen reflekteres i punkt O udad i det samme medium mod punkt Q. Refleksionen måles i forhold til en linje gennem punkt O, der er 90° i forhold til spejlet. De vinkler, som lysstrålen danner (i diagrammet vist som θ i {\displaystyle \theta _{i}}{\displaystyle \theta _{i}} og θ r {\displaystyle \theta _{r}} {\displaystyle \theta _{r}}) skal være lige store. Begge vinkler skal være lige store, når der forekommer refleksion. Dette er kendt som "loven om refleksion".

Speciel vs. diffus refleksion

  • Specular (spejl-)refleksion: Forekommer fra glatte overflader (spejle, poleret metal). Indfaldende stråler bevarer deres relative retninger efter refleksion, så et klart billede dannes.
  • Diffus refleksion: Forekommer fra ru overflader (papir, uklar væg). Overfladen spreder lys i mange retninger, så man ser overfladen som oplyst, men uden et spejlbillede.

Eksempler og anvendelser

  • Spejle: Bruges til at danne billeder ved spejlrefleksion.
  • Periskoper og teleskoper: Benytter spejle og reflekterende flader til at lede lys ad bestemte baner.
  • Lyd: Refleksion af lyd giver ekko og anvendes i sonar og akustikdesign (salenes form, støjdæmpning osv.).
  • Vandbølger: Reflekteres fra kystlinjer, bølgebrydere og vægge i et bassin. Refleksion påvirker bølgemønstre og interference.
  • Fibre og total indre refleksion: I optiske fibre kan lys ledes langt ved gentagen total indre refleksion (en særlig refleksion der opstår, når lys går fra et tættere til et mindre tæt medium med en indfaldsvinkel større end en kritisk vinkel).

Særlige forhold

  • Energi og intensitet: Ikke al energi reflekteres nødvendigvis; en del kan transmitteres ind i det andet medium eller absorberes af overfladen. Reflektansen afhænger af materialernes egenskaber (f.eks. impedans for lyd eller brydningsindeks for lys).
  • Faseændring: Ved refleksion kan bølgen få en faseforskydning afhængig af, om den reflekteres fra et medium med højere eller lavere bølge-hastighed. For lys giver refleksion fra et medium med højere brydningsindeks ofte en fasevending på 180°.
  • Gældende for alle lineære bølger: Loven om refleksion gælder generelt for lineære bølger (lys, lyd, vand), så længe der er en veldefineret grænseflade mellem medierne.

Samlet set er refleksion et grundlæggende fænomen i bølgelæren med mange praktiske anvendelser. For spejllignende refleksion bestemmer loven om refleksion retningen af den reflekterede stråle nøjagtigt: indfaldsvinklen er lig refleksionsvinklen.