परावर्तक प्रतिबिंब

स्पेक्युलर परावर्तन, या नियमित परावर्तन, सतह से प्रकाश जैसी तरंगों का दर्पण जैसा प्रतिबिंब (भौतिकी) है। परावर्तन का नियम कहता है कि प्रकाश की एक परावर्तित किरण (प्रकाशिकी) परावर्तक सतह से उसी कोण पर सतह पर निकलती है जो आपतित किरण के समान सामान्य होती है, लेकिन सतह के विपरीत दिशा में घटना से बने विमान में सामान्य होती है और परावर्तित होती है किरणें। इस व्यवहार का वर्णन सबसे पहले अलेक्जेंड्रिया के हीरो (हमारे भगवान के वर्ष में सी. 10-70) द्वारा किया गया था। बाद में, इब्न अल-हेथम ने परावर्तन के नियम का पूरा विवरण दिया।  वह सबसे पहले यह बताने वाले थे कि आपतित किरण, परावर्तित किरण और सतह पर अभिलम्ब सभी एक ही तल में होते हैं जो परावर्तक तल के लम्बवत् होते हैं। स्पेक्युलर परावर्तन को विसरित परावर्तन के विपरीत माना जा सकता है, जिसमें प्रकाश सतह से दूर दिशाओं में बिखरा होता है।

प्रतिबिंब का नियम
जब प्रकाश किसी सामग्री की सीमा का सामना करता है, तो यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए सामग्री के ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक प्रतिक्रिया कार्यों से प्रभावित होता है। ऑप्टिकल प्रक्रियाएं, जिनमें परावर्तन (भौतिकी) और अपवर्तन शामिल हैं, सीमा के दोनों किनारों पर अपवर्तक सूचकांक के अंतर से व्यक्त की जाती हैं, जबकि परावर्तन और अवशोषण (प्रकाशिकी) की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के कारण प्रतिक्रिया के वास्तविक और काल्पनिक भाग हैं। सामग्री। संचरण में इनमें से प्रत्येक प्रक्रिया की भागीदारी की डिग्री प्रकाश की आवृत्ति, या तरंग दैर्ध्य, उसके ध्रुवीकरण और घटना के कोण का एक कार्य है। सामान्य तौर पर, घटना के बढ़ते कोण और सीमा पर अवशोषण में वृद्धि के साथ प्रतिबिंब बढ़ता है। फ़्रेस्नेल समीकरण ऑप्टिकल सीमा पर भौतिकी का वर्णन करते हैं।

परावर्तन स्पेक्युलर, या दर्पण की तरह, परावर्तन और विसरित परावर्तन के रूप में हो सकता है। स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन सभी प्रकाश को दर्शाता है जो एक ही कोण पर एक निश्चित दिशा से आता है, जबकि विसरित प्रतिबिंब दिशाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रकाश को दर्शाता है। भेद को चमकदार रँगना और मैट (सतह) पेंट के साथ लेपित सतहों के साथ चित्रित किया जा सकता है। मैट पेंट अनिवार्य रूप से पूर्ण विसरित प्रतिबिंब प्रदर्शित करते हैं, जबकि ग्लॉसी पेंट स्पेक्युलर व्यवहार का एक बड़ा घटक दिखाते हैं। एक गैर-अवशोषित पाउडर से निर्मित सतह, जैसे कि प्लास्टर, लगभग पूर्ण विसारक हो सकता है, जबकि पॉलिश धातु की वस्तुएं विशेष रूप से प्रकाश को बहुत कुशलता से प्रतिबिंबित कर सकती हैं। दर्पणों की परावर्तक सामग्री आमतौर पर एल्यूमीनियम या चांदी होती है।

प्रकाश अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के तरंग मोर्चे के रूप में फैलता है। प्रकाश की एक किरण को तरंग मोर्चे (तरंग सामान्य) के लिए सामान्य दिशा की विशेषता होती है। जब एक किरण किसी सतह से टकराती है, तो लहर सामान्य सतह के संबंध में जो कोण बनाती है, उसे आपतन कोण (ऑप्टिक्स) कहा जाता है और दोनों दिशाओं द्वारा परिभाषित तल आपतन का तल होता है। आपतित किरण का परावर्तन आपतन तल में भी होता है।

'परावर्तन का नियम' कहता है कि एक किरण के परावर्तन का कोण आपतन के कोण के बराबर होता है, और यह कि घटना की दिशा, सतह सामान्य और परावर्तित दिशा समतलीय होती है।

जब प्रकाश सतह पर लंबवत रूप से टकराता है, तो यह सीधे स्रोत की दिशा में वापस परावर्तित होता है।

परावर्तन की घटना समतल सीमा पर समतल तरंग के विवर्तन से उत्पन्न होती है। जब सीमा का आकार तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़ा होता है, तो सीमा पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र केवल स्पेक्युलर दिशा के लिए बिल्कुल चरण में दोलन कर रहे होते हैं।

वेक्टर सूत्रीकरण
परावर्तन के नियम को रेखीय बीजगणित का उपयोग करके समान रूप से व्यक्त किया जा सकता है। परावर्तित किरण की दिशा घटना के वेक्टर और सतह सामान्य वेक्टर द्वारा निर्धारित की जाती है। एक घटना दिशा दी $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{i}$$ प्रकाश स्रोत से सतह और सतह सामान्य दिशा में $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n},$$ विशेष रूप से परिलक्षित दिशा $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{s}$$ (सभी इकाई वैक्टर) है:
 * $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{s} = \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{i} - 2 \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n} \left(\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n} \cdot \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{i}\right),

$$ कहाँ $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n} \cdot \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{i}$$ डॉट गुणनफल से प्राप्त अदिश राशि है। अलग-अलग लेखक संकेत परिपाटी के साथ घटना और प्रतिबिंब दिशाओं को परिभाषित कर सकते हैं। यह मानते हुए कि ये यूक्लिडियन वेक्टर कॉलम वेक्टर में दर्शाए गए हैं, समीकरण को मैट्रिक्स-वेक्टर गुणन के रूप में समान रूप से व्यक्त किया जा सकता है:
 * $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{s} = \mathbf{R} \; \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{i},$$

कहाँ $$\mathbf{R}$$ तथाकथित हाउसहोल्डर मैट्रिक्स है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:


 * $$\mathbf{R} = \mathbf{I} - 2 \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n} \mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n}^\mathrm{T};$$

पहचान मैट्रिक्स के संदर्भ में $$\mathbf{I}$$ और दो बार के बाहरी उत्पाद $$\mathbf{\hat{d}}_\mathrm{n}$$.

परावर्तन
परावर्तकता परावर्तित तरंग की शक्ति का आपतित तरंग की शक्ति से अनुपात है। यह विकिरण की तरंग दैर्ध्य का एक कार्य है, और सामग्री के अपवर्तक सूचकांक से संबंधित है जैसा कि फ्रेस्नेल के समीकरणों द्वारा व्यक्त किया गया है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के क्षेत्रों में जिसमें सामग्री द्वारा अवशोषण महत्वपूर्ण है, यह जटिल अपवर्तक सूचकांक के काल्पनिक घटक के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण स्पेक्ट्रम से संबंधित है। एक अपारदर्शी सामग्री का इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण स्पेक्ट्रम, जिसे प्रत्यक्ष रूप से मापना मुश्किल या असंभव है, इसलिए परावर्तन स्पेक्ट्रम से एक क्रेमर्स-क्रोनिग संबंधों द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से निर्धारित किया जा सकता है। क्रेमर्स-क्रोनिग रूपांतरण। परावर्तित प्रकाश का ध्रुवीकरण सामग्री में अवशोषित संक्रमण द्विध्रुवीय क्षणों के संबंध में प्रकाश की जांच करने वाली घटना की व्यवस्था की समरूपता पर निर्भर करता है।

स्पेक्युलर परावर्तन का मापन एक स्कैनिंग वेरिएबल-वेवलेंथ लाइट सोर्स का उपयोग करके सामान्य या अलग-अलग घटना प्रतिबिंब स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (रिफ्लेक्टोमीटर) के साथ किया जाता है। glymeter का उपयोग करके निम्न गुणवत्ता मापन ग्लोस इकाइयों में सतह के चमकदार स्वरूप को निर्धारित करता है।

आंतरिक प्रतिबिंब
जब प्रकाश एक सामग्री में फैलता है और अपवर्तन के निचले सूचकांक की सामग्री के साथ एक इंटरफेस पर हमला करता है, तो कुछ प्रकाश परिलक्षित होता है। यदि घटना का कोण महत्वपूर्ण कोण (प्रकाशिकी) से अधिक है, तो कुल आंतरिक प्रतिबिंब होता है: सभी प्रकाश परावर्तित होते हैं। महत्वपूर्ण कोण द्वारा दिखाया जा सकता है
 * $$\theta_\text{crit} = \arcsin\!\left(\frac{n_2}{n_1}\right)\!.$$

ध्रुवीकरण
जब प्रकाश दो सामग्रियों के बीच एक अंतरफलक से टकराता है, तो परावर्तित प्रकाश आमतौर पर आंशिक रूप से ध्रुवीकरण (तरंगें) होता है। हालाँकि, यदि प्रकाश ब्रूस्टर के कोण पर इंटरफ़ेस से टकराता है, तो परावर्तित प्रकाश इंटरफ़ेस के समानांतर पूरी तरह से रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होता है। ब्रूस्टर का कोण किसके द्वारा दिया गया है
 * $$\theta_\mathrm{B} = \arctan\!\left(\frac{n_2}{n_1}\right)\!.$$

प्रतिबिंबित चित्र
समतल दर्पण में प्रतिबिम्ब की ये विशेषताएँ होती हैं:
 * यह दर्पण के पीछे उतनी ही दूरी होती है जितनी कि वस्तु सामने होती है।
 * यह वस्तु के समान आकार का होता है।
 * यह ऊपर (सीधा) करने का सही तरीका है।
 * यह उल्टा है।
 * यह आभासी है, जिसका अर्थ है कि छवि दर्पण के पीछे प्रतीत होती है, और इसे स्क्रीन पर प्रक्षेपित नहीं किया जा सकता है।

एक समतल दर्पण द्वारा प्रतिबिम्बों के उत्क्रमण को परिस्थितियों के आधार पर भिन्न रूप से देखा जाता है। कई मामलों में, दर्पण में छवि बाएँ से दाएँ उलटी दिखाई देती है। यदि एक सपाट दर्पण छत पर लगा हुआ है तो यह ऊपर और नीचे की ओर उलटा दिखाई दे सकता है यदि कोई व्यक्ति इसके नीचे खड़ा हो और इसे देखे। इसी तरह, बाईं ओर मुड़ने वाली कार, उसके सामने एक कार के चालक के लिए अभी भी रियर व्यू मिरर में बाईं ओर मुड़ती हुई दिखाई देगी। दिशाओं का उलटा होना या उसका अभाव इस बात पर निर्भर करता है कि दिशाओं को कैसे परिभाषित किया जाता है। अधिक विशेष रूप से एक दर्पण कार्तीय समन्वय प्रणाली को बदलता है # समन्वय प्रणाली के तीन आयामों में, समन्वय प्रणाली का एक अक्ष उलटा प्रतीत होता है, और छवि की चिरायता (गणित) बदल सकती है। उदाहरण के लिए, दाएं जूते की इमेज बाएं जूते की तरह दिखेगी।

उदाहरण
स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक दर्पण है, जिसे विशेष रूप से स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन के लिए डिज़ाइन किया गया है।

दृश्यमान प्रकाश के अलावा, Radiowave तरंगों के आयनोस्फेरिक प्रतिबिंब और उड़ने वाली वस्तुओं द्वारा रेडियो- या माइक्रोवेव राडार संकेतों के प्रतिबिंब में स्पेक्युलर प्रतिबिंब देखा जा सकता है। एक्स-रे परावर्तकता की माप तकनीक आधुनिक प्रयोगशाला स्रोतों या सिंक्रोटॉन  एक्स-रे का उपयोग करके, पतली फिल्मों और उप-नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन के साथ इंटरफेस का अध्ययन करने के लिए स्पेक्युलर परावर्तकता का शोषण करती है।

गैर-विद्युत चुम्बकीय तरंगें स्पेक्युलर परावर्तन भी प्रदर्शित कर सकती हैं, जैसे ध्वनिक दर्पण में जो ध्वनि को दर्शाता है, और परमाणु दर्पण (भौतिकी), जो तटस्थ परमाणुओं को दर्शाता है। भौतिक विज्ञान की ठोस अवस्था  | सॉलिड-स्टेट मिरर से परमाणुओं के कुशल प्रतिबिंब के लिए, महत्वपूर्ण क्वांटम प्रतिबिंब प्रदान करने के लिए बहुत ठंडे परमाणु और/या आपतन कोण (ऑप्टिक्स) का उपयोग किया जाता है; चोटीदार दर्पण का उपयोग परमाणुओं के स्पेक्युलर प्रतिबिंब को बढ़ाने के लिए किया जाता है।  न्यूट्रॉन परावर्तक  सामग्री सतहों और पतली फिल्म इंटरफेस का अध्ययन करने के लिए स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन का उपयोग एक्स-रे रिफ्लेक्टिविटी के अनुरूप फैशन में करती है।

यह भी देखें

 * ज्यामितीय प्रकाशिकी
 * हैमिल्टनियन प्रकाशिकी
 * प्रतिबिंब गुणांक
 * प्रतिबिंब (गणित)
 * स्पेक्युलर हाइलाइट
 * विशिष्टता

संदर्भ


Reflexionsgesetz Imagen especular Réflexion optique Закон отражения света