ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА

Явление, заключающееся в том, что при падении света (оптического излучения) из первой среды на границу раздела со второй средой вз-ствие света с в-вом приводит к появлению световой волны, распространяющейся от границы раздела обратно в первую среду. При этом по крайней мере первая среда должна быть прозрачна для падающего и отражаемого излучения. Несамосветящиеся тела становятся видимыми вследствие О. с. от их поверхностей.

Пространств. распределение интенсивности отражённого света определяется отношением размеров неровностей поверхности (границы раздела) к длине волны l падающего излучения. Если неровности малы по сравнению с l, имеет место правильное, или зеркальное, О. с. Когда размеры неровностей соизмеримы с l или превышают её (шероховатые поверхности, матовые поверхности) и расположение неровностей беспорядочно, О. с. диффузно. Возможно также смешанное О. с., при к-ром часть падающего излучения отражается зеркально, а часть — диффузно. Если же неровности с размерами =l и более расположены регулярно, распределение отражённого света имеет особый хар-р, близкий к наблюдаемому при О. с. от дифракционной решётки. О. с. тесно связано с явлениями преломления света (при полной или неполной прозрачности отражающей среды) и поглощения света (при её неполной прозрачности или непрозрачности).

Зеркальное О. с. отличает определ. связь положений падающего и отражённого лучей: 1) отражённый луч лежит в плоскости, проходящей через падающий луч и нормаль к отражающей поверхности; 2) угол отражения y равен углу падения j (рис. 1).

Интенсивность отражённого света (характеризуемая отражения коэффициентом) зависит от j и поляризации падающего пучка лучей, а также от соотношения преломления показателей n2 и n1 второй и первой сред. Для отражающей среды — диэлектрика эту зависимость количественно выражают Френеля формулы. Из них, в частности, следует, что при падении света по нормали к поверхности коэффициента отражения не зависит от поляризации падающего пучка и равен (n2-n1)2/(n2+n1)2; в очень важном частном случае нормального падения из воздуха или стекла на границу их раздела (nвозд = 1,0; nст=1,5) он составляет »4%.

Рис. 1. Зеркальное отражение света: N — нормаль к отражающей поверхности (границе раздела); j — угол падения; y —угол отражения (j=y); Еp , Rp , Es, RS— компоненты амплитуд электрич. вектора падающей и отражённой волн. Стрелками показаны выбранные положительные направления амплитуд колебаний.

Хар-р поляризации отражённого света меняется с изменением j и различен для компонент падающего света, поляризованных параллельно (p-компонента) и перпендикулярно (s-компонента) плоскости падения (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость от угла падения j коэффициентов отражения rp и rs составляющих падающей волны, поляризованных соотв. параллельно и перпендикулярно плоскости падения. Кривые 1 относятся к случаю n2/n1=1,52 (верхняя шкала j), кривые 2—к случаю na/n1=9 (нижняя шкала j).

При углах j, равных т. н. углу Брюстера (см. БРЮСТЕРА ЗАКОН), отражённый свет становится полностью поляризованным перпендикулярно плоскости падения (р-составляющая падающего света полностью преломляется в отражающую среду). Эту особенность зеркального О. с. используют в ряде поляризационных приборов. При j, больших, чем угол Брюстера, коэфф. отражения от диэлектриков растёт с увеличением j, стремясь в пределе к единице, независимо от поляризации падающего света. При зеркальном О. с., как следует из ф-л Френеля, фаза отражённого света в общем случае скачкообразно изменяется. Если j=0 (свет падает нормально к границе раздела), то при n2>n1 фаза отражённой волны сдвигается на p, при n2< n1 — остаётся неизменной. Сдвиг фазы в случае j?0 может быть различен для р- и s-составляющих падающего света в зависимости от того, больше или меньше j угла Брюстера, а также от соотношения n2 и n1. О. с. от поверхности оптически менее плотной среды (n2

Отличаются и поляризационные хар-ки отражённых от поглощающей среды световых волн. Хар-р поляризации отражённого света настолько чувствителен к параметрам отражающей среды, что на этом явлении основаны мн. оптич. методы исследования металлов (см. МЕТАЛЛООПТИКА).

Диффузное О. с.— его рассеивание неровной поверхностью второй среды по всем возможным направлениям. Пространств. распределение отражённого потока излучения и его интенсивность различны в разных конкретных случаях и определяются соотношением между l и размерами неровностей, распределением неровностей по поверхности, условиями освещения, св-вами отражающей среды. Пространств. распределение диффузно отражённого света приближённо описывается Ламберта законом. Диффузное О. с. наблюдается также от сред, внутр. структура к-рых неоднородна, что приводит к рассеянию света в объёме среды и возвращению части его в первую среду. И поглощение и рассеяние света во второй среде могут сильно зависеть от l. Результатом этого явл. изменение с п е к т р а л ь н о г о состава диффузно отражённого света, что (при освещении белым светом) визуально воспринимается как окраска тел.