Vad är den fysiska process genom vilken en spegel reflekterar ljusstrålar?

Peter N. Saeta, biträdande professor i fysik vid Harvey Mudd College, svarar:

”Det oscillerande elektriska fältet i den inkommande ljusvågen producerar en kraft på laddningarna inuti spegeln. De flesta av laddningarna är antingen för tunga (vilket gäller atomkärnorna) eller för hårt bundna (vilket gäller de flesta av elektronerna) för att vibrera nämnvärt som svar på detta fält. De jämförelsevis löst hållna bindningselektronerna, tillsammans med de fria elektroner som finns i metaller, kan dock röra sig som svar på dessa elektriska krafter. Dessa elektroner oscillerar med samma frekvens som det infallande ljuset, vilket ger upphov till den reflekterade vågen.

”Eftersom det finns väldigt många elektroner i spegeln, som alla vibrerar med det infallande ljusets frekvens, är reflektionen från spegeln verkligen en gruppinsats. Alla elektroner dansar till samma musik, vars rytm tillhandahålls av den infallande ljusvågen. Denna samordning gör att den reflekterade vågen gör samma vinkel i förhållande till spegelns yta som den infallande strålen.

”En typisk spegel består av en glasbit som har belagts med ett metallskikt. Glas i sig självt reflekterar lite av ljuset, men metallskiktet ökar reflektionsförmågan avsevärt. Om metallen var perfekt ledande skulle den reflektera allt ljus, men ledningsförmågan hos riktiga metaller är mindre än perfekt. Denna ofullkomlighet leder till en viss absorption av ljuset i metallen. En polerad silveryta reflekterar till exempel cirka 93 procent av det infallande synliga ljuset, vilket är mycket bra när det gäller metaller. Intressant nog är det så att om metallskiktet är mycket tunt – bara några hundra atomer tjockt – så läcker mycket av ljuset genom metallen och kommer ut på baksidan. Om man får rätt tjocklek på ett metallskikt kan man tillverka en stråldelare som delar upp en infallande ljusstråle i två lika stora delar, där bara en liten del av ljuset går förlorat i själva metallfilmen.

”Hur bra reflektiviteten hos en silverspegel än är, kan man göra det mycket bättre med dielektriska speglar. Dessa reflektorer består av omväxlande lager av två genomskinliga material som har olika brytningsindex. Dielektriska speglar kan ha reflektiviteter på 99,999 procent eller bättre vid den våglängd som de är avsedda för. I dessa speglar reflekteras i princip allt infallande ljus, och praktiskt taget inget absorberas i spegeln eller överförs genom den.”

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.