Yansıma

Yansıma, homojen bir ortam içerisinde dalgaların yansıtıcı bir yüzeye çarparak yön ve doğrultu değiştirip geldiği ortama geri dönmesi olayına denir. Yansımanın genel örnekleri ışık, ses ve su dalgalarıdır. Düzlem aynalarda yansıma, saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesi olayıdır. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.
Ses biliminde (akustik) yansıma, ekonun oluşumuna neden olur ve bu da sonar cihazlarında kullanılır. Jeoloji alanında sismik dalgaların çalışılması için oldukça önemlidir. Yansıma su kütlelerindeki yüzey dalgaları ile gözlemlenmektedir. Ayrıca yansıma değişik türlerdeki elektromanyetik dalgalar ile de izlenmektedir.
Işığın yansıması
Işığın yansıması dalgaların yansıttıkları 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 (kırılma). Uygun sınır koşulları altında Maxwell denklemleri çözülerek, Fresnel denklemleri elde edilir ve bu Fresnel denklemleri ışığın ne kadarının yansıdığı ve ne kadarının kırıldığı hakkında bilgi verir. Işığın yüksek kırılma indisli bir ortamdan düşük kırılma indisli bir ortama geçmesi durumunda, toplam iç yansıma görülür.
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.
Mekanizma
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, HuygensFresnel 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 ilde gelen ışın alanı arasındaki faz farkı faz farkı π dir, yani ileri yönlü ışıma, gelen ışınları iptal eder ve geri yönlü ışıma ise sadece yansıyan ışın olmuş olur.
Çoklu Yansıma
Çoklu yansımalar (birden fazla yansıma), arayüzü akustik empedans herhangi bir farklılık dalga yansıması olabilir. Arayüz dalga empedansı, çok sayıda yansıyan dalgaların arayüzünde başka bir arabirim ya da zemin olabilir ve sonra yere geri yansıyabilir, bu olaya birden fazla yansıma denir. Bir yansıyan dalga, jeoloji alanında olumsuz sonuçlar (örneğin abartılı tortu kalınlığı, stratigrafik temas hata, yanlış yapı kazandırmak, vb) olarak yorumlanır. Genellikle, birden fazla yansıma dalga, bir bozulmadır. Birçok yönden katları belirlemek, sondaj verileri, bölgesel jeoloji ve diğer jeofizik veri veya sonuçların en iyi şekilde karşılaştırılmasına olanak sağlar. Yansımaların hesaplanan hız değeri, derinlik ile azalır. Değişmeden kaldığı durumlarda ek olarak, hız spektrumu uygulanması durumunda da, tanımlanması için önemli bir temel olarak kullanılabilir. Yansıma noktaları ortak olan birden fazla dalgayı ayırt etmek için başka yöntemler kullanılır.
Dağınık Yansıma
Dağınık yansıma, gelen ışığın yüzeye geldiği açıyla yansıması yerine birçok açıyla yansıması durumudur. İdeal dağınık yansıma yüzeyinde, yüzeyi çevreleyen yarım küre içerisinde her doğrultuda eşit aydınlanma şiddeti görülür (Lambert Yansıması).
Soğurma özelliği olmayan yüzeyler, alçı benzeri tozlar, kağıt gibi lifli yapılar, veya mermer gibi polikristalin yapılar ışığı yüksek bir verimle dağınık bir şekilde yansıtırlar. Sıradan maddelerin çoğu ışığı düzgün ve dağınığık yansımaların bir karışımı şeklinde yansıtır.
Maddelerin çoğu dağınık yansıma sonucu gözümüze görünür. Nesnelerin yüzeylerinden yansıyan ışık, bizim fiziksel gözlemlerimizin temel mekanizmasını oluşturur.
Düzgün yansıma
Işınların geldiği yüzey düzgün olursa, bu yüzeyin her noktasında normaller birbirine paraleldir. Yansıyan ışık ışınları birbirine paralel ise böyle yansımaya düzgün yansıma denir.
Diğer Yansıma Türleri
Sismik Yansıma
Sismik yansıma jeoloji ve jeofizik dünyasının yüzeyinin altında neler olup bittiğini hakkında bilgi toplamak için kullanılan bir ilkedir. Ses dalgaları yeraltı yerüstünde enerji seyahat yöneten aynı fiziksel ilkelerine tabi ve akılda bu ilkeler, jeologların ve jeofizikçilerin yeraltı jeolojik oluşumlar hakkında veri oluşturmak için ses dalgalarının hareketi yeraltı kullanabilirsiniz. A yakından ilgili kavram içinde hangi ses dalgaları gibi onlar yeraltı engellerin karşılaşmak viraj yollardan çalışma gerektirir sismik kırılma vardır.
Ses Yansıması
Ses kaynağından çıkıp yayılan ses dalgaları sert bir yüzeye çarptığında doğrultusunu ve yönünü değiştirir. bu olaya ses yansıması denir. Yansıma olayında sesin hızı değişmez fakat yönü değişir.
Sesin yansıması bazı canlılara kolaylık sağlamıştır. Örneğin; yarasalar çıkarttıkları seslerin cisimler üzerinde yansımasından faydalanarak hareket yönlerini belirlerler.
Sesin yansıma özelliğinden yararlanılarak uzaklıklar ölçülebilir. Ayrıca sesin yansıma özelliğinden denizdeki balık sürülerinin yerleri, okyanus derinlikleri, uçakların yüksekliği ve bazı maddelerdeki bozukluklar tespit edilebilir.