반사 (reflection, 反射)

파동 또는 입자가 성질이 다른 두 매질의 경계면에서 진행방향을 바꾸어 본래의 매질로 되돌아오는 현상.

경계면의 굴곡이 파동의 파장에 비해 충분히 작을 때의 반사를 정반사 또는 거울면반사, 파장과 같은 정도거나 또는 그 이상일 때의 반사를 난반사 또는 확산반사라고 한다. 전파·광파·X선과 같은 전자기파가 정반사할 때 [그림]과 같이 반사파의 진행방향 OA’는 경계면의 법선 HO와 입사파의 진행방향 OA를 포함하는 면, 즉 입사면 내에 있다. AO와 A’O는 HO의 반대쪽에 있다. 이때 각 AOH(입사각)와 A’OH(반사각)는 같다. 이 관계를 반사의 법칙이라 한다. 난반사일 때는 정반사하지 않고 여러 방향으로 반사한다. 전자기파처럼 파의 진동방향이 전파(傳播)방향에 수직인 횡파가 0도 이외의 입사각으로 경계면에 입사하면 그림의 지면 내에서 진동하는 파와 지면에 수직으로 진동하는 파의 모양이 달라 반사파의 진폭의 크기에 차이가 생긴다. 자연광을 입사시킬 때, 반사광은 부분적으로 편광한다. 음파와 같은 종파에서는 그대로 반사하는 파에 대해서만 반사의 법칙이 성립한다. 그러나 입사파가 횡파나 표면파로 변환될 때는 반사의 법칙이 성립되지 않는다. 입자에서는 경계면의 반사가 완전히 탄성적으로 될 때 반사의 법칙이 성립한다. 빛이 색지에서 반사될 때처럼 반사율이 파장에 따라 달라지는 반사를 선택반사라고 한다. 금속처럼 흡수가 큰 면에서 전자기파가 반사할 때는 일반적으로 반사율이 크다. 또한 결정과 같이 주기적인 구조를 가진 면에서 그 구조와 같은 정도의 파장, 예를 들면 X선이 반사할 때는 브래그반사가 일어난다. 그 결과 반사파의 강도가 강해진다.

경계면의 굴곡에 따라 정반사와 난반사로 나눌 수 있다. 정반사의 경우, 경계면의 법선을 기준으로 한 입사각과 반사각의 크기가 같게 나타나며, 이러한 법칙을 반사의 법칙이라 한다. 난반사의 경우에도 미소한 반사면에서 반사의 법칙이 성립하지만 거시적으로 방향성이 일정하지 않은 반사각이 나타나게 되기 때문에 불규칙하게 확산하는 반사의 형태를 띠게 된다.

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