Valonheijastus

Valonheijastus on ilmiö, jossa valonsäteet kohtaavat rajapinnan kahden eri aineen välillä ja osa valosta heijastuu takaisin ensimmäisestä aineesta. Heijastuneen valon suunta määräytyy rajapinnan ominaisuuksien mukaan, ja ilmiö liittyy sekä pinnan rakenteeseen että valon kulkuun rajapinnassa.

Rajapinnalla on normaali, joka on kohtisuorassa rajapintaan. Tulokulma i sekä heijastuskulma r määritellään suhteessa normaaliin. Valonheijastuksen laki sanoo, että i = r, eli tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtä suuret.

Valonheijastus voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: speculaariseen ja difuusiin heijastukseen. Speculaarinen heijastus tapahtuu sileillä, peilimäisillä pinnoilla, jolloin valonsäteet heijastuvat koordinoidusti ja muodostuu selkeä kuva. Difuusinen heijastus syntyy karheilla pinnoilla, joissa valonsäteet heijastuvat moniin suuntiin, jolloin kuva puuttuu ja pinta näyttää tasaiselta.

Sileä pinta, kuten peili, muodostaa usein virtuaalisen kuvan, joka on suurin piirtein saman kokoinen kuin objekti ja näkyy peilin takana. Koverat (kovera) ja kupera (konkavea/konveksia) peilit voivat muodostaa kuvia, joiden luonne ja koko riippuvat objektin etäisyydestä suhteessa polttopisteeseen ja peilin kulmasta. Yleisesti ottaen konveksit pinnat tuottavat virtuaalisia kuvia pienennettynä, kun taas koverat pinnat voivat tuottaa sekä todellisia että virtuaalisia kuvia.

Valonheijastusta käytetään laajasti arkipäiväisissä sovelluksissa, kuten peileissä, optisissa välineissä sekä ajoneuvojen ja rakennusten suunnittelussa. Ilmiö liittyy myös valon polarisoitumiseen, esimerkiksi Brewsterin kulmalla, jolloin heijastettu valo on voimakkaasti polarisoitua.