鏡面反射のソースを表示

[[Image:Reflection_angles.svg|frame|鏡面反射の概念図]]
[[ファイル:MirroredEmptyPencilHolder.jpg|サムネイル|[[鏡]]に映ったペンシルホルダー]]
[[ファイル:01 Fujisan from Yamanakako 2004-2-7.jpg|サムネイル|水面による反射は、鏡面反射の一種である。[[山中湖]]の[[逆さ富士]]。]]
{{読み仮名|'''鏡面反射'''|きょうめんはんしゃ|{{lang-en-short|specular reflection}}}}は[[入射角]]と[[反射角]]が等しい[[反射]]である<ref name=":0">"正反射（鏡面反射）... ”反射の法則”通り，光の入射角と反射角とが反射面に対して同じ角度となる状態を“正反射”，あるいは“鏡面反射”と云います。" {{Harvnb|東芝テリー株式会社|2016|p=1}} より引用。</ref>。{{読み仮名|'''正反射'''|せいはんしゃ}}とも<ref name=":0" />。

== 概要 ==
鏡面反射は[[鏡]]のように[[反射の法則]]に従って波を跳ね返すことである<ref name=":0" />。すなわち[[入射角]] <math>\theta _i</math> と[[反射角]] <math>\theta _r</math> が等しい（<math>\theta _i = \theta _r</math>）[[反射]]である<ref name=":0" />（図参照）。

正反射では光の向きを保存するためいわゆる鏡写しの[[虚像]]が見えるのが特徴である。

'''鏡面反射'''という用語は[[可視光線]]に対するものだが、工学や科学では他の[[電磁波]]についてもこの用語を用いる。電磁波以外の波動の鏡面反射も同じ原理に従う。音波を鏡面反射する鏡や[[原子]]を鏡面反射する[[原子鏡]]もある。固体の鏡で効率的に原子を反射するには、原子が非常に低温であったり、[[入射角]]に注意が必要である。これを[[量子反射]]と呼ぶ。原子の鏡面反射を強化する鏡として、うね（ridge）のある鏡がある。

反射の法則は、平らな境界面上の（短い[[波長]]の）平面波の[[回折]]から生じる。平坦な境界面が波長よりもずっと大きい場合、境界面の電子が鏡面反射の方向にのみ励起される。鏡面が波長と比較して小さい場合、反射の法則は成り立たず、光の反射は複雑になる。

鏡面反射に対して、界面下で発生する反射を[[拡散反射]]と呼ぶ。鏡面反射と拡散反射の割合は材質固有の反射率と[[フレネルの式]]によって決定される。非金属では鏡面反射の割合が低いのに対し、金属表面では鏡面反射の割合が大きくなる。フレネルの法則によって、入射角 <math>\theta _i</math> が大きければ大きいほど鏡面反射が強くなる。[[屈折率]]の大きい媒質を伝播する光が屈折率の小さい媒質との境界面に当たった場合、大きな入射角では[[全反射]]が発生することがある。

== 鏡面反射光 ==
{{読み仮名|'''鏡面反射光'''|きょうめんはんしゃこう}}は鏡面反射によって放たれた[[光]]である。

=== 鏡面反射光の特性 ===

==== 光源色の反映 ====
[[ファイル:Bowlingball.JPG|サムネイル|白色光源で照らされたボーリングのボール]]
鏡面反射光の色は反射面の特性に依らず光源の色と一致する<ref>"反射光の色 ... 一般に，被写体の“色”は物体の色材層内からの“拡散反射光”によって生じるもので ... 正反射による光源の映り込み部は，被写体の色（分光反射特性） は反映されず光源の色がそのまま撮像される" {{Harvnb|東芝テリー株式会社|2016|p=2}} より引用。</ref>。

例えば白色光源で色付き[[ボウリング#ボール|ボウリングのボール]]を照らすと、鏡面反射光（鏡面反射成分）は白色になる。これは[[鏡面ハイライト|ハイライト]]として知られる（図参照）。

==== 入射光偏光の維持 ====
鏡面反射光の偏光は入射光の偏光と一致する。すなわち偏光が反射しても維持される<ref>"光が正反射する場合は，入射光の偏光が維持された状態で反射されます" {{Harvnb|東芝テリー株式会社|2016|p=2}} より引用。</ref>。

== 近似 ==
{{Main|鏡面ハイライト}}
凹凸のない表面では鏡面反射は正反射となるが、凹凸のある表面では巨視的には広がりのある反射となる。同じ色の塗料でも艶消し加工にすると白っぽく見えるのは薄く広がった鏡面反射によるものである。

== 参考文献 ==

* {{Citation|ref=harv|title=マシンビジョンにおける光の反射と偏光について|author=東芝テリー株式会社|year=2016|url=https://www.toshiba-teli.co.jp/pdf/technology/technical/t0011_Reflection_Polarization_j.pdf|journal=TOSHIBA WHITE PAPER|pages=1-2}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

==関連項目==
*[[鏡]]
*[[光学]]
*[[拡散反射]]
*[[グレージング角]] - 接平面と入射光線がなす角で、<math>~\frac{\pi}{2}-</math>[[入射角]]である。

[[Category:幾何光学|きようめんはんしや]]

[[de:Reflexionsgesetz]]
[[ru:Закон отражения света]]