反射
fǎn shè
反射是光或声从表面弹回的现象，入射角等于反射角。
Definition
反射是光或声从表面弹回的现象：镜子反射光，因此人能看见自己的影像；峡谷的岩壁把声音反射成回声，事实上，几乎一切物体都是通过反射被看见的，因为月亮、一本书或一张朋友的脸并不发光，而是把太阳或灯的光反射进眼睛。反射定律指出，入射角等于反射角，二者都从法线量起；光滑的表面产生镜面式的反射，而粗糙的表面会把光漫反射开来，声音也以同样的方式反射产生回声。这条定律，$\theta_i = \theta_r$，入射光线、反射光线与法线共面，源自费马最短时间原理和麦克斯韦方程组的边界条件；在折射率为 $n_1$ 和 $n_2$ 的两种介质之间，垂直入射时被反射的光的比例为 $R = ((n_1 - n_2)/(n_1 + n_2))^2$，对空气-玻璃界面约为 $4\%$，超过临界角 $\theta_c = \sin^{-1}(n_2/n_1)$ 会发生全反射，弯曲的镜子满足 $1/f = 1/d_o + 1/d_i$，其中 $f = R/2$。
Example
把手电筒的光照向镜子，光束会以与射入时相同的斜角弹回，因此倾斜镜子就能把光瞄准选定的地方；一条光线以与法线成 $35^\circ$ 的角度射到镜子上，会在另一侧以 $35^\circ$ 反射出去，入射光和出射光之间的总夹角为 $70^\circ$，一声在 $1.2\ \text{s}$ 后传回的回声，来自约 $343 \times 1.2 / 2 \approx 206\ \text{m}$ 外的悬崖。对于玻璃（$n = 1.50$）到空气，$\theta_c = \sin^{-1}(1/1.50) \approx 41.8^\circ$，因此以 $80^\circ$ 射到光纤纤芯壁上的光会被完全反射，让光纤能以很小的损耗传输信号达数公里；一面 $R = 40\ \text{cm}$（$f = 20\ \text{cm}$）的凹面镜，物体放在 $30\ \text{cm}$ 处时，由 $1/d_i = 1/20 - 1/30$ 得出实像形成在 $d_i = 60\ \text{cm}$ 处，且是倒立的。
Key Insight
一页纸看起来是白色的，一面镜子看起来像它前面的任何东西，但两者反射的光其实一样多：纸把光散射到四面八方，镜子则把每一条光线都送向同一个方向。从光密介质反射会使波的相位翻转 $180^\circ$，而从光疏介质反射则不会，正是这种相位翻转让肥皂膜呈现出彩色条纹，也是增透膜恰好做成四分之一波长厚度的原因。