Düz aynada ışığın dalga boyu neden değişmez?

Yansıma olayında değişen ve değişmeyen özellikler

Yansıma, homojen bir ortam içine dalgaların yansıtıcı bir yüzeye çarparak yön ve doğrultu değiştirip geldiği ortama geri dönmesi olayı olarak tanımlanır. Yansımanın genel örnekleri arasında ışık, ses ve su dalgaları yer alır. Düzlem aynalarda yansıma ise saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesi olayıdır. Kaynak, yansıma olayında ışığın hızının, frekansının ve renginin yani hiçbir özelliğinin değişmediğini, sadece hareket yönünün değiştiğini belirtmektedir. Bu nedenle düz ayna üzerinden yansıyan ışığın dalga boyunu değiştirmemesi, yansımanın kendisine özgü bir sonuç olarak ortaya çıkar.

Işığın yansımasının yüzeye ve malzemeye bağlı olması

Işığın yansıması, dalgalanın yansıtığı cismin yüzeylerine hangi açıyla geldiğine ve cismin özelliklerine bağlıdır. Işığın yansımasına olanak sağlayan en uygun yüzey aynadır. Aslında ne zaman ışık belirli bir kırılma indisinden başka bir kırılma indisine sahip bir ortama geçerse, o zaman ışığın kırılması gerçekleşir. En genel durumda ışığın belirli bir kısmı yüzeyden yansır ve geri kalan kısım da yön değiştirir, buna kırılma denir. Uygun sınır koşulları altında Maxwell denklemleri çözülerek Fresnel denklemleri elde edilir ve bu denklemler ışığın ne kadarının yansıdığı ve ne kadarının kırıldığı hakkında bilgi verir. Işığın yüksek kırılma indisli bir ortamdan düşük kırılma indisli bir ortama geçmesi durumunda ise toplam iç yansıma görülür.

Klasik elektrodinamikte yansımanın mekanizması

Klasik elektrodinamikte ışık, Maxwell denklemlerinde tanımlandığı üzere elektromanyetik dalga olarak kabul edilir. Cisme gelen ışık dalgaları atomlarda küçük polarize osilasyonlara sebep olur. Tüm bu dalgalar Huygens–Fresnel prensibine göre spekular yansıma veya kırılma meydana getirirler. Cam gibi yalıtkan maddelerde ışığın elektrik alanı maddedeki elektronlara etki eder ve hareket halindeki elektronlar yeni alan oluşturur ve yeni ışıyanlar bunlar olur. Camdaki kırılan ışık, elektronların ileri yönlü ışımalarının ve gelen ışınların kombinasyonu sonucu oluşur. Metallerde bağlanma enerjisi olmayan elektronlara serbest elektron denir. Bu elektronlar gelen ışınla osilasyona uğradığında, ışıma alanı ile gelen ışın alanı arasındaki faz farkı π’dir, yani ileri yönlü ışıma gelen ışınları iptal eder ve geri yönlü ışıma ise sadece yansıyan ışın olmuş olur.

Yansıma yasaları

Gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzeyin normali aynı düzlemde bulunur. Gelen ışının normalle yaptığı açı, yansıyan ışının normalle yaptığı açıya eşittir. Normal doğrultusunda gelen ışınlar, geldikleri doğrultuda geri yansırlar. Yüzey yapısına göre ışığın geri tepme şekli farklıdır.

Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.