Refleksion og Refraktion
Refleksion og refraktion er to fysiske fænomener, der kan ske, når partikler eller bølger rammer en overflade.
Vi kender bedst Refleksion fra lysbølger, hvor forskellige overflader kan reflektere lys mere eller mindre. Et andet eksempel er en basketball, som reflekteres tilbage fra jorden, når man kaster den ned.
Refleksionsloven
Refleksionsloven beskriver, hvordan bølger og partikler reflekteres på en overflade.
En stråle kommer ind på en reflekterende overflade med vinklen i, i forhold til normalen (striplet linje), og reflekteres med vinklen u.
En partikel eller stråle rammer en reflekterende overflade. Indgangsvinklen defineres ud fra overfladens normal, også kaldet indfaldslod. Normalen er en linje, der står vinkelret på overfladen. Der er altså 90 grader mellem overfladen og normalen. Strålens eller partiklens indfaldsvinkel, i, defineres altså som vinklen til normalen.
Refleksionsloven siger, at udgangsvinklen, u, er lig indfaldsvinklen, i:
u = i
Denne lov gælder for enhver form for refleksion.
Totalrefleksion
Totalrefleksion er når alt lys bliver reflekteret tilbage. Et eksempel kunne være et spejl. Men der er også eksempler, hvor kun noget af lyset bliver reflekteret; som glasruder og vandoverflader. Forskellen på disse og spejle er, de to materialer der mødes, når lyset rammer overfladen.
Når lys rammer en vandoverflade, går det fra at bevæge sig i luft til at bevæge sig i vand. Lys bevæger sig hurtigere i luft, end det gør i vand. Dette gør at lyset brydes, hvilket også kaldes refraktion. Ved refraktion passerer lyset igennem materialet, men ændrer vinkel på grund af ændringen i hastighed.
Mellem to materialer eller medier er der en kritisk vinkel, hvilket er den vinkel, hvor lyset brydes med en vinkel på 90 grader. Hvis lyset rammer overfladen med en vinkel over den kritiske vinkel, vil der opstå totalrefleksion. Ved totalrefleksion sker der ikke nogen brydning, da alt lyset bliver reflekteret.
Refraktion
Refraktion er altså effekten af, at en bølge skifter hastighed, når den går fra et medium til et andet.
Strålen skifter vinkel i forhold til det såkaldte brydningsindeks af de to medier. Man finder brydningsindekset for de to medier i en tabel, og forholdet mellem disse vil være lig forholdet mellem indfaldsvinkel og den refrakterede brydningsvinkel.
For eksempel har luft et brydningsindeks på 1.0003, og vand har et brydningsindeks på 1.3330. Hvis en lysstråle går fra luften ned i noget vand, vil vi altså kunne regne brydningsvinklen således:
Her er vb brydningsvinklen og vi indfaldsvinklen.
Mellem vand og luft sker refraktionen, med det samme bølgen rammer det nye medium, men refraktion behøver ikke ske øjeblikkeligt.
Et eksempel er lydbølger i havet. Da lydens hastigheden afhænger af vandets temperatur, vil gradvise temperaturændringer i havet betyde gradvis refraktion af lyden.