Odraz ve fyzice je změna ve směru vlny na rozhraní dvou prostředí. Po odrazu zůstává vlna ve svém počátečním propagačním médiu . Může se odrážet více typů vln, takže elektromagnetické vlny se odrážejí od dielektrik nebo kovů , vytvářejí skelný odraz nebo kovový odraz, mohou se odrážet akustické vlny, což je příčinou ' ozvěny, například elektrické vlny se mohou odrážet na spojení mezi kabely a mechanické vlny, jako jsou vlny nebo seismické vlny, mohou také zažít tento jev.
V určitých případech je možné snížit odraz vln pomocí antireflexních úprav nebo díky přizpůsobení impedancí .
Fenomén odrazu je znám po staletí, nejprve v optice , poté v akustice . Řídí se zákony nazývanými zákony odrazu:
Způsob, jakým jsou vlny modifikovány odrazem, závisí do značné míry na jejich typu, frekvenci a složení média, ve kterém vlny fungují.
Zdá se, že první postulaci zákona reflexe by provedl Euclid . V době platonické školy byl tento zákon již široce známý. Během I prvním století , Hero Alexandrie studoval úvahy o různých zrcadla tak, aby bylo možné vyvodit, že světlo se pokaždé „nejkratší cestu.“
V roce 1500 provedl Leonardo da Vinci první srovnání světla a zvuku a ukázal, že zvuk lze také odrážet. Z toho v roce 1508 dokonce vyvodil, že světlo i zvuk mají vlnovou povahu.
V době Isaaca Newtona a díky jeho objevům začal být zkoumán mechanismus odrazu světla. Do té doby se věřilo, že odraz světla, stejně jako princip pružného šoku , byl výsledkem dopadu částic světla na hmotu. Publikace Newtonových studií v Opticks pak vede k myšlence, že odraz světla je jednotná síla na povrchu materiálů a která působí na světlo, aby ho odpuzovala.
Byl to také Newton, kdo v roce 1666 navrhl první reflexní a nerefrakční dalekohledy, kombinace tohoto dalekohledu dokonce nesla jeho jméno: Newtonův dalekohled . U dalekohledů gregoriánského typu jako první používali zrcadla a ne velké skleněné čočky.
Teprve v roce 1809 byl objeven fenomén polarizace odrazem, který následoval po práci Étienne Louis Malus . V tomto období došlo ke střetu korpuskulární teorie a vlnové teorie světla. Díky práci Jamese Clerka Maxwella a jeho „ Maxwellových rovnic “ je možné dokázat a demonstrovat fenomén odrazu v elektromagnetismu a také vysvětlit polarizaci, zejména polarizaci odrazem.
Studium odrazu v optice se často nazývá catoptric. V optice lze zrcadlový odraz také odlišit od rozptýleného. První probíhá na plochých površích a umožňuje odraz světelného paprsku pouze v jednom směru prostoru podle zákona odrazu, druhý probíhá na drsných površích a odráží dopadající vlnu ve všech směrech od vesmíru.
Zrcadlový odraz se řídí jedním ze zákonů Snella-Descarta . Dopadající světlo se vrací pouze v jednom směru, přičemž zůstává v rovině dopadu.
Difúzní odraz je takový, že dopadající světlo se odráží v širokém rozsahu směrů, aniž by zůstalo pouze v rovině dopadu (pozor na zavádějící 2D reprezentace). Toto je nejběžnější případ v přírodě: většina prostředí
Zvláštní případ vyplývající z totálního myšlení je frustrované totální myšlení. Frustrované celkové myšlení není fenoménem reflexe. Když se vlna úplně odráží na dioptrii, je možné způsobit, že se z evanescentní vlny obnovené na výstupu z dioptrie, kde došlo k celkovému odrazu, objevila progresivní elektromagnetická vlna .
Ve fyzikální optice a obecněji v elektromagnetismu mluvíme o „skleněném odrazu“ a „kovovém odrazu“ pro dva případy odrazu, které mohou nastat u elektromagnetických vln .
Skleněný odraz nastává na rozhraní mezi dvěma dielektrickými materiály různých indexů. Vyrábí se oscilací dipólů materiálu buzeného dopadající vlnou; tato oscilace způsobuje elektromagnetické vyzařování, které dává odraženou vlnu. Skleněný odraz lze vypočítat pomocí Fresnelových koeficientů .
Kovový odraz nastává na rozhraní mezi jakýmkoli médiem a kovem . Vyrábí se excitací elektronů, které znovu emitují odraženou vlnu. Elektrony jsou excitovány přes charakteristickou tloušťku zvanou tloušťka kůže charakterizující průnik elektromagnetické vlny do kovového média
V kvantové mechanice lze studovat chování částic čelících potenciální bariéře . Tyto částice lze analogicky s klasickou mechanikou „přenášet“ nebo „odrážet“. Koeficienty odrazu a propustnosti se počítají jako poměr toků částic tvořících rovinnou vlnu .
Je možné vzít si příklad částice s vlnovou funkcí a potenciálem, jako například:
.V případě, že E, energie, je menší než V 0 , jsou řešení Schrödingerovy rovnice ve stacionárním režimu , tj. Nezávislé na čase, následující:
, kde a .Spojitost vlnové funkce pak vede k:
, jehož modul čtverce se rovná 1.Když je energie částice nižší než potenciál projít, je vlna analogicky s klasickou mechanikou zcela odražena, protože dopadající vlna má stejnou intenzitu jako odražená vlna. Také vlnová funkce na straně potenciálu je klesající exponenciální funkcí, podobně jako evanescentní vlna v elektromagnetismu.
Když E je větší než V 0 , řešení jsou:
, kde tentokrát .Pokud částice pochází z nulového potenciálu a dosáhne potenciálu V 0 , a nastavením zjistíme následující koeficienty:
.Fenomén odrazu, který je schopen aplikovat na jakýkoli typ vlny, mohou vlny elektrického pole v liniích napětí projít odrazy. V případě ztrátových a bezztrátových vedení způsobují zakončení reflexní jev, jehož faktor závisí na povaze zakončení.
Rezistivní zakončení má odrazivost, která se může pohybovat od -1 do 1, kde indukční nebo kapacitní zakončení nemá snadno stanovitelnou hodnotu.
V odporových zakončeních je možné potlačit odraženou vlnu úpravou odporu, aby se získala hodnota charakteristické impedance vedení.
Přerušení nebo zkrat lze přirovnat k jevu úplného odrazu.
Ať je pole jakékoli, často se definuje koeficient odrazu, který umožňuje charakterizovat chování média ve srovnání s dopadající vlnou. Součinitel odrazu lze definovat v amplitudě nebo v intenzitě.
Koeficient odrazu amplitudy je definován takto:
Kde r je nejčastěji komplexní číslo, jehož fáze umožňuje odvodit fázový posun mezi odraženou vlnou amplitudy A r a dopadající vlnou amplitudy A i .
Koeficient odrazu intenzita takto takto: .
Albedo materiálu je určena jeho schopností opětovně vyzařují dopadajícího záření. Tato veličina je široce používána v radiometrii a fotometrii a je definována jako:
Což je poměr znovu emitovaného toku F e zrcadlovým a difuzním odrazem, tedy s výjimkou tepelné emise těla a dopadajícího toku F i . Černé těleso má albedo 0 a dokonalé zrcadlo má albedo 1. Jako poměr toku a charakteristické pro materiál, albedo závisí na stavu povrchu materiálu, jakož i na úhlu dopadu. Zdroje a frekvence .
Reflexe se používá v geofyzice jako součást seismické reflexe , což je technika pro analýzu sedimentů, která se objevila v padesátých letech minulého století a představovala 94% geofyzikálních výdajů na celém světě v roce 1991, což je podíl hlavně díky použití této techniky v ropném průmyslu.