รังสีขนานรังสีลู่เข้ารังสีลู่ออก
รังสีตกกระทบ (Incident Ray) คือรังสีของแสงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวของวัตถุ
รังสีสะท้อน (Reflected Ray) คือรังสีของแสงที่พุ่งออกจากพื้นผิวของวัตถุ
เส้นปกติ (Normal) คือ เส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุตรงจุดที่แสงกระทบ
มุมตกกระทบ (Angle of Incidence) คือมุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นปกติ
มุมสะท้อน (Angle of Reflection) คือมุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นปกติ
กฎ การสะท้อนของแสง (The Laws of Reflection) มี 2 ข้อ ดังนี้
1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติจะอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
1.1 ลักษณะการสะท้อนของแสง
การสะท้อนของแสงแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะดังนี้
1. การสะท้อนปกติ วัสดุที่มีผิวเรียบไม่ว่าจะเป็นวัตถุผิวราบหรือผิวโค้ง การสะท้อนของแสงจะให้ผลเช่นเดียวกัน คือรังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติ (เส้นแนวฉาก) จะอยู่ในระนาบเดียวกัน นอกจากนี้มุมตกกระทบและมุมสะท้อนจะมีค่าเท่ากันเสมอ
2. การสะท้อนกระจาย เราได้เห็นการสะท้อนปกติมาแล้วจากกระจกเงาและวัตถุเรียบมันอื่นๆ เช่น ผิวโลหะต่างๆ แต่วัตถุที่มีผิวขรุขระ เช่น กระดาษ ไม้ และวัตถุทึบแสงอื่นๆ ก็มีการสะท้อนแสงเช่นเดียวกัน แต่เนื่องจากผิวของวัตถุหยาบ แสงจึงสะท้อนออกไปในหลายทิศทาง เรียกว่า
การสะท้อนกระจาย เมื่อพิจารณาบริเวณเล็กๆของผิวขรุขระ จะเห็นว่าประกอบด้วยผิวเรียบจำนวนมากโดยที่มุมระหว่างผิวเหล่านั้นจะมีค่าต่างๆกัน และมุมตกกระทบจะเท่ากับมุมสะท้อน ณ ตำแหน่งที่แสงตกกระทบเสมอ
การสะท้อนกลับหมด แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่โปร่งแสงไปสู่ตัวกลางที่โปร่งใส เช่น จากแก้วไปสู่อากาศ ถ้ามุมตกกระทบน้อยกว่า 42 องศา แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับและบางส่วนจะทะลุแก้วออกสู่อากาศ แต่ถ้ามุมที่ตกกระทบแก้วเท่ากับ 42 องศา แสงจะสะท้อนกลับคืนสู่แก้วหมดไม่มีแสงออกสู่อากาศเลย ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า การสะท้อนกลับหมดนั่นคือ รอยต่อระหว่างแก้วกับอากาศทำหน้าที่เสมือนการตกกระทบที่จะทำให้แสงสะท้อนกลับหมด ซึ่งจะมีค่าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลาง
การมองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ ทำให้เราเห็นปรากฏการณ์ของแสงที่น่าสนใจ เช่น แผ่นกรองแสงสีแดงจะสะท้อนและยอมให้แสงสีแดงทะลุผ่านออกไปได้ เราจึงเห็นแผ่นกรองแสงนั้นมีสีแดง แผ่นกรองแสงสีเหลืองจะสะท้อนและยอมให้แสงสีแดงและสีเขียวทะลุผ่านออกไปได้ เพราะว่าแสงสีเหลืองเป็นสีทุติยภูมิซึ่งเกิดจากแสงสีแดงและสีเขียวรวมกัน ถ้าเรามองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ เพื่อดูวัตถุอย่างหนึ่ง จะเห็นวัตถุนั้นมีสีต่างไปจากการมองดูวัตถุในแสงขาว
ที่มา : //www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/16/20/511.jpg
//tc.mengrai.ac.th/sinuan/link/sang/a1.htm
การสะท้อน (Reflexion) หมายถึง การที่หน้าคลื่นใดๆ เกิดการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ ณ บริเวณรอยต่อของตัวกลางสองชนิด ทำให้หน้าคลื่นนั้นๆ เคลื่อนที่กลับไปในทิศของตัวกลางชนิดแรก ตัวอย่างเช่น การสะท้อนของ คลื่นเสียง หรือ คลื่นน้ำโดยใช้กฎการสะท้อนในธรรมชาติของแสงนั้น เมื่อแสงเดินทางมาตกกระทบลงบนวัตถุจะทำให้เกิดมุมสองมุม คือมุมตกกระทบที่เกิดจากแสงตกกระทบมายังวัตถุ และเกิดมุมสะท้อนจากการสะท้อนของแสงกลับไปยังทิศของตัวกลางแรก ซึ่งมุมทั้งสองดังกล่าวนี้จะทำมุมกับเส้นตั้งฉากของวัตถุ โดยที่มุมตกกระทบจะมีขนาดเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ
กระจกราบ (Plane Mirrors)
กระจกราบหรือกระจกเงา เป็นกระจกที่ประกอบขึ้นจากแผ่นแก้วฉาบโลหะ ซึ่งพื้นผิวบริเวณที่ฉาบโลหะบนแผ่นแก้วเป็นจุดที่ทำให้เกิดการสะท้อนของแสง โดยในธรรมชาตินั้นแสงจะไม่เกิดการสะท้อนกับพื้นผิวที่โปร่งแสง เช่น กระจกใส หรือ ผิวน้ำ เมื่อนำวัตถุใดๆ มาวางบริเวณหน้ากระจก จะเกิดการสะท้อนลำแสงเป็นจำนวนมากออกมาจากวัตถุ โดยที่แสงตกกระทบจะมีมุมตกกระทบขนาดเท่ากับมุมสะท้อน ทำให้เกิดการตัดกันของลำแสงเสมือนเกิดเป็นภาพเสมือนบริเวณหลังกระจก ได้ลักษณะภาพที่กลับซ้ายเป็นขวาและมีขนาดเท่ากับวัตถุ
การสะท้อนบนพื้นผิวขรุขระ (Diffuse Reflection)
การสะท้อนของแสง จะเกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนที่ไปตกกระทบบนพื้นผิววัตถุ แล้วสะท้อนกลับมายังทิศทางของตัวกลางแรก โดยแสงที่สะท้อนออกมานั้นจะเปลี่ยนแปลงตามลักษณะพื้นผิว ถ้าพื้นผิวเรียบจะให้แสงสะท้อนที่เป็นระเบียบ แต่ถ้าพื้นผิวขรุขระจะให้แสงสะท้อนที่กระจัดกระจาย ไม่เป็นระเบียบและเกิดการสะท้อนกลับออกไปในหลายทิศทาง ตัวอย่างเช่น เมื่อแสงตกกระทบลงบนถนนที่มีพื้นผิวแห้งและขรุขระ จะเกิดการสะท้อนแสงเข้ามายังตา แต่ตรงกันข้ามเมื่อแสงตกกระทบลงบนพื้นถนนที่เปียกไปด้วยน้ำ ผิวน้ำจะทำให้เกิดการสะท้อนบนผิวเรียบ แสงจากรถจึงสะท้อนไปยังหน้ารถเพียงอย่างเดียวและมีแค่ส่วนน้อยเท่านั้นที่สะท้อนเข้าตา จึงเป็นเหตุผลที่ทำให้การมองพื้นถนนที่เปียกหลังฝนตก มองเห็นได้ไม่ชัดเจน
กฎการสะท้อนของแสง (The Laws of Reflection)
- รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติจะอยู่ในระนาบเดียวกัน
- มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
ลักษณะการสะท้อนของแสง
การสะท้อนของแสงสามารถแบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ ดังนี้
- การสะท้อนปกติ คือการสะท้อนของแสงที่รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติ หรือเส้นแนวฉากอยู่บนระนาบเดียวกัน สามารถเกิดและให้ผลเหมือนกันบนวัตถุที่มีพื้นผิวเรียบ ทั้งลักษณะผิวราบและผิวโค้ง ตัวอย่างเช่น บนพื้นผิวกระจกเงา และพื้นผิวโลหะต่างๆ โดยที่การสะท้อนปกตินี้ มุมตกกระทบนั้นจะมีค่าเท่ากันกับมุมสะท้อนเสมอ
- การสะท้อนกระจาย เกิดขึ้นกับการสะท้อนของแสงลงบนวัตถุที่มีพื้นผิวขรุขระ ตัวอย่างเช่น ไม้ กระดาษ หรือวัตถุทึบแสงอื่นๆ ก็เกิดการสะท้อนแสงในรูปแบบเดียวกัน ซึ่งด้วยพื้นผิวของวัตถุที่ไม่เรียบและหยาบนี้จึงทำให้แสงที่สะท้อนนั้นกระจายออกไปในหลายทิศทาง เรียกการสะท้อนดังกล่าวว่า การสะท้อนกระจาย หากพิจารณาพื้นผิวเป็นบริเวณเล็กๆ จะพบว่าพื้นผิวขรุขระนั้นประกอบขึ้นจากพื้นผิวเรียบจำนวนมากที่ทำมุมเป็นองศาต่างๆกัน โดยที่มุมตกกระทบจะมีค่าเท่ากับมุมสะท้อนบริเวณตำแหน่งที่แสงตกกระทบเสมอ
- การสะท้อนกลับหมด คือการที่แสงวิ่งจากตัวกลางโปร่งแสงไปยังตัวกลางโปร่งใส สามารถอธิบายให้เข้าใจง่ายจากตัวอย่างของการที่แสงวิ่งจากแก้วไปยังอากาศ หากแสงบางส่วนสะท้อนกลับและบางส่วนทะลุจากแก้วออกไปยังอากาศ คือการที่แสงทำมุมตกกระทบมีค่าน้อยกว่า 42 องศา แต่ถ้ามุมที่ตกกระทบมีค่าเท่ากับ 42 องศา แสงทั้งหมดจะสะท้อนกลับคืนสู่แก้วโดยที่ไม่ออกไปยังอากาศเลย เรียกการสะท้อนลักษณะนี้ว่า การสะท้อนกลับหมด รอยต่อระหว่างตัวกลางคือแก้วกับอากาศนั้นให้การตกกระทบที่ทำให้แสงสะท้อนกลับหมด ซึ่งจะมีค่าขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางที่ต่างกันไป อีกตัวอย่างคือการมองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่างๆกัน ทำให้เห็นปรากฏการณ์ของแสงในหลายรูปแบบ เช่น แผ่นกรองแสงสีแดง ยอมให้เพียงแสงสีแดงทะลุผ่าน จึงสะท้อนออกมาให้เห็นเป็นสีแดง แผ่นกรองแสงสีเหลืองซึ่งเป็นสีทุติยภูมิ ที่เกิดจากการรวมกันของแสงสีแดงและสีเขียว จะสะท้อนและยอมให้แสงสีแดงและสีเขียวทะลุผ่าน การมองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ เพื่อดูวัตถุใดๆ จะเห็นสีวัตถุที่ต่างไปจากการมองดูวัตถุแบบปกติในแสงขาว
สรุปแล้วในการสะท้อนของแสงกับผิววัตถุ กรณีที่วัตถุมีพื้นผิวเรียบจะให้แสงสะท้อนออกมาเป็นระเบียบ ได้ภาพที่ชัดเจน แต่หากวัตถุมีพื้นผิวขรุขระ จะให้แสงสะท้อนกระจัดกระจาย ได้ภาพที่ไม่ชัดเจน
การสะท้อนของแสงนั้นเกิดขึ้นได้บริเวณทุกผิวสัมผัสระหว่างตัวกลางสองชนิด โดยที่ดัชนีการหักเหแสงของผิวสัมผัสทั้งสองชนิดนั้นต้องมีค่าไม่เท่ากัน เช่น การสะท้อนของแสงบนกระจกเงา คือการสะท้อนของแสงบริเวณผิวสัมผัสของแก้วกับโลหะที่ฉาบไว้ ส่วนการสะท้อนบนผิวน้ำ คือการสะท้อนที่เกิดขึ้นบริเวณผิวสัมผัสของน้ำกับอากาศ ปกติแล้วแสงสะท้อนส่วนหนึ่งจะเกิดการสะท้อนกลับไปยังผิวสัมผัสของวัตถุ ส่วนที่เหลือนั้นจะเกิดการหักเหของแสงไปยังตัวกลางอื่นๆ