反射定律

站在一面平面鏡前舉起右手：鏡中的影像舉起的看起來像是左手，卻精確地複製你的每一個動作。把球筆直往地上砸，它會筆直彈回來；但斜著丟進去，它就會以另一側相同的斜角彈開。光碰到光滑表面時也是如此。反射定律就是那條簡單的規則，告訴你一道光線會往哪個方向反彈。它回答的問題是：如果我知道光進來的方向，它離開時會往哪個方向走？

要精確地陳述它，我們先畫出法線，也就是在光落下的那一點上，垂直（成直角）於表面的一條假想線。入射角 theta_i 是入射光線與法線之間的夾角，反射角 theta_r 是反射光線與法線之間的夾角。反射定律說反射角等於入射角，theta_r = theta_i，而且入射光線、反射光線與法線三者都落在同一個平面上。兩個角永遠都是從法線量起，而不是從表面量起。

這一條規則支配著每一面鏡子、每一池靜水、每一塊打亮的地板。當表面光滑時，平行光反彈後仍保持平行，你會得到清晰的影像，這稱為鏡面反射（specular reflection）。當表面粗糙時，像紙或牆壁，每一小塊仍遵守反射定律，但這些小塊朝向略有不同，於是光線往四面八方散開，這稱為漫反射（diffuse reflection），這也是為什麼你可以從任何角度讀這一頁，而它不會像鏡子那樣。