Refleksie

Refleksie vind plaas wanneer lig of, meer algemeen, elektromagnetiese straling, op 'n voorwerp val. Veral metale het 'n sterk refleksievermoë; met ander woorde baie lig word geflekteer. Metaaloppervlakke word gebruik as weerkaatsende oppervlakke in platspieëls sowel as hol- en bolspieëls. Geluid kan ook weerkaats word.

Refleksie in 'n seepborrel

Wanneer lig op 'n voorwerp val, is daar twee moontlikhede: die rig word deur die voorwerp geabsorbeer, of daardeur weerkaats. In laasgenoemde geval praat 'n mens van weerkaatsing, terugkaatsing of refleksie. Wanneer 'n ligstraal op 'n gladde, reflekterende oppervlak val, is die invalshoek gelyk aan die refleksiehoek. Hierdie reël is 'n onderdeel van die wet van Snellius en geld vir alle oppervlakke en vir alle soorte strale en golwe.

Die verskynsel lei tot die spieëleffek van 'n gladde reflekterende oppervlak. Wanneer die reflekterende oppervlak nie glad is nie, maar ru met 'n groot aantal verskillend gerigte oppervlakkies, dan geld die reël nog steeds vir elkeen van daardie klein vlakkies: hoek van inval = hoek van refleksie. Oor ʼn groot oppervlak weerkaats die lig dan in alle rigtings. Dit word diffuse refleksie genoem, hoewel die minder korrekte term verstrooiing ook gebruik word.

Die mate van refleksie verskil by verskillende materiale. Metale het oor die algemeen 'n hoë refleksievermoë vir die verskillende golflengtes van lig. Metale word dus algemeen in spieëls gebruik. Materiale wat kleurstowwe bevat, het verskillende refleksievermoëns vir die verskillende golflengtes van die lig.

Die samestelling van die gereflekteerde lig verskil van die van opvallende lig en die voorwerp neem dus sy ware kleur aan. Deursigtige materiaal het 'n lae refleksievermoë, wat afhang van die invalshoek en van die soort straling. As 'n mens al hoe skuinser deur ʼn glasruit kyk, verminder die deurlatendheid van die glas en word die spieëleffek opvallender.

Refleksie van die son

In bepaalde situasies kan 'n mens selfs niks meer deur 'n deursigtige stof sien nie en blyk daar volledige spieëlwerking (totale refleksie) plaas te vind, byvoorbeeld wanneer iemand onder water skuins na bo kyk. Die oppervlak het dan dieselfde weerkaatsende eienskap as 'n metaal.

Van hierdie totale refleksie word onder meer gebruik gemaak by die samestelling van omkeerprismas en van optiese vesel. By 'n prisma word lig een of meer kere deur totale refleksie van rigting verander. By 'n optiese vesel word lig binne 'n dun glasvesel gelei. Ligstrale wat nie presies in die lengterigting van die vesel loop nie, raak die wande onder 'n klein hoek en word deur totale refleksie verder gekaats.

Platspieëls

Die algemeenste spieël is die platspieël. wat bestaan uit ʼn metaallagie wat agter 'n stuk glas aangebring is. Die glas gee die spieël sy sterkte en beskerm die dun spieëloppervlak. Bowendien net goed gegote glas (spieëlglas) ʼn gladde oppervlak. Die metaallaag word meestal aangebring deur 'n silwerverbinding op die glas te laat neerslaan. Vroeër is metale soos tin en kwik deur verdamping op 'n glasoppervlak aangebring en soms is dun metaalfoelie aan die glas geheg.

Spieëls is soms ook heeltemal uit metale, byvoorbeeld yster, silwer of brons gemaak. 'n Nadeel van die gewone spieël is dat die lig deur die glas moet gaan. By die skuins strale het 'n mens dus te kampe met die breking van die strale en selfs met chromatiese aberrasie, wat saamhang met die verskillende mate van breking van die verskillende kleure van die lig. In optiese instrumente word ʼn optiese spieël gebruik, dit wil sê sy voorste oppervlak blink.

Die nadeel hiervan is natuurlik dat die spieëllaag maklik gekrap of deur korrosie aangetas kan word. Hierdie spieëls word dikwels van aluminium gemaak wat, anders as silwer, nie swart word by blootstelling aan lug nie. ʼn Besondere soort spieël is die halfdeurlatende spieël, wat (danksy ʼn uiters dun metaallagie) ʼn gedeelte van die lig deurlaat en ʼn gedeelte reflekteer. Hierdie tipe spieël word onder andere gebruik in wetenskaplike instrumente (interferometers en dergelike) en in die fotografie om twee tonele tegelyk te fotografeer (byvoorbeeld die onderwerp en ʼn spesiale agtergrond).

Beeldvormende spieëls

Wanneer die reflekterende oppervlak gekrom is, word die ligstrale ooreenkomstig hierdie kromming gebuig. Deur ʼn geskikte keuse van oppervlak kan ʼn mens die spieël 'n beeld laat vorm; ligbundels afkomstig uit 'n punt word dan weer by 'n punt byeengebring. Daar word onderskei tussen die holspieël, wat ʼn reële (projekteerbare) beeld vorm, en die bolspieël, wat ʼn virtuele beeld vorm (nie projekteerbaar nie, maar wel met die oog waarneembaar).

ʼn Groot voordeel van die holspieël as beeldvormende element is dat daar geen chromatiese aberrasie voorkom nie. Die invalshoek en die refleksiehoek is vir elke kleur lig dieselfde. By lense kom wel chromatiese aberrasie voor. Andersins is spieëls onderhewig aan soortgelyke beeldfoute as lense en gevolglik moet daar in spieëlkykers en spieëlobjektiewe altyd korrigerende spieëls of hulplense aangebring word. Die meeste spieëls het 'n rotasie-simmetriese oppervlak weens die wenteling van 'n kromme om sy simmetriese as.

Wanneer 'n spieël egter gemaak is met 'n kromming langs die vertikale as, maar plat langs die horisontale as, sal die gevormde beeld in een rigting vergroot (of verklein) word en die natuurlike grootte in die ander rigting behou. Deur verskeie krommings in een spieël te kombineer, word die lagspieëleffek verkry. Beeldvormende spieëls word onderskei volgens die vorm van die oppervlakke. Elke tipe het die eienaardigheid dat slegs van een punt af 'n volkome skerp beeld gevorm kan word. Alle strale wat van daardie punt uitgaan, word in een punt verenig. Vir ander kombinasies van punte ontstaan ʼn min of meer onskerp beeld.

Refleksie van ander soorte straling

Metale is vir byna alle soorte elektromagnetiese straling goeie reflektors, met uitsondering van hoogs energieke straling soos X-straling, asook die radioaktiewe $\gamma$-straling. Die refleksie van warmtestraling deur metale word onder meer toegepas vir warmte-isolering (onder andere termosflesse en ruimtekapsules) in 'n warm omgewing.

By radar word golwe (elektromagnetiese straling) met golflengtes tussen enkele sentimeters en 1 m gebruik. Hierdie golwe word in kort pulse uitgesend, waarna die refleksie daarvan vanaf afgeleë voorwerpe opgevang kan word. Hoewel metaalvoorwerpe die sterkste refleksievermoë het, word dieselfde verskynsel by steengeboue, berge, donderwolke, ensovoorts, aangetref. Refleksie vind ook plaas by die uitsending van televisie- en radioseine.

By televisie-uitsendings in die nabyheid van 'n hoë gebou kan dit byvoorbeeld gebeur dat daar afgesien van die golwe wat direk van die sender afkomstig is, ook gereflekteerde golwe (van die hoe gebou af) opgevang word. Deur ʼn sterk rigtinggevoelige antenne te gebruik, kan hierdie refleksies, wat tot 'n soort skadubeeld op die skerm lei, meestal uitgeskakel word.

Vir sommige rigtinggevoelige antennes soos die wat onder meer by straalsenders en radioteleskope gebruik word, word veral paraboliese konstruksies (metaalgaas, metaalraam, ensovoorts) gebruik, wat presies op dieselfde manier werk as die paraboliese spieëls vir lig. Die refleksie van golwe (mediumgolfradio) teen lae in die atmosfeer bring mee dat radioberigte in Europa byvoorbeeld aan die ander kant van die aarde opgevang kan word.

Geluidsrefleksie

Geluidsgolwe kan ook gereflekteer word. Dit staan bekend as klankeggo of, in ʼn beperkte ruimte, as weergalming. Die refleksievermoë vir klank neem meestal toe namate die toonhoogte hoër word. By sonarstelsels word hierdie kenmerk gebruik deur die uitsending van ultrasoniese klanktrillings onder die water.

Net soos by radar kan ʼn mens dan uit die refleksies die posisies en soms ook die omvang en detail van hindernisse (duikbote, ysberge, visskole, die bodem, ensovoorts) aflei. Hierdie tegniek word ook in die dierewêreld gebruik, onder meer deur dolfyne en vlermuise. Baie vlermuise oriënteer hulle uitstekend op hierdie manier.

Bronnelys

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908049648, volume 23, bl. 183