物体が見えることと光の反射の関係について

Question

光源からの光が物体に当たって見えることと鏡で光が反射されて見えることとの違いは何処にあるのでしょうか。つまり鏡そのものが見えることと鏡に映ったものが見えることとの違いです。又電波のような波長の電磁波にも同じような事があるのでしょうか。

walkingdic · Accepted Answer

>散乱は位相とは関係がないのでしょうか。
これはなんと答えたらよいのか、、、
電磁波（光も含む）は波ですから必ず波には位相というものが存在します。
散乱した光にも位相はもちろん存在します。

まあ、しいて言いますと正反射の場合には位相は基本的には乱れませんが、散乱の場合には乱れます。つまり個々の散乱成分をみると、互いに位相は乱れるという現象が起きます。
これは特に位相のそろった光が散乱されたときに顕著に細かく複雑なスペックルと呼ばれる干渉による模様として表れます。これを利用した速度測定方法なども存在します。

ただ位相の乱れは直接的には人間の目で観測することは出来ません。基本的に人間の目は強度の形でしか認識しませんので。

こんなところで回答になっていますでしょうか。

sanori · Answer

三たびお邪魔します。

＞＞＞
テレビのゴーストはビルなどを観ているようなものなのでしょうか。

ゴーストは、真っ直ぐ来る電波とビルに反射して遠回りで来た電波との、到達時刻の違いによって起こります。
ゴーストがあるということで、反射をテレビという名の"検出器"で観測したということにはなりますが、「見えた」ということではありません。
電波を人間が見ることが出来るとすれば、
直進してくる電波と、ビルから反射した電波の両方が、異なる方向から見えることになります。
なお、前回も書きましたが、ビルで反射するということは、ビルが見える、ということです。


＞＞＞
位相は関係ないのでしょうか。

人間の眼には光の位相の違いを見分ける機能は無いので、基本的には関係ありません。
何かの干渉縞が見える場合は別ですけど、それは今回のご質問の趣旨とは異なると思います。

Mr_Holland · Answer

＞光源からの光が物体に当たって見えることと鏡で光が反射されて見えることとの違いは何処にあるのでしょうか。

　この疑問は、物理というよりは心理学の疑問のような気がします。
　どちらも光が当って反射、散乱するという点では似ていますが、人間の目が捉えているときに、散乱や反射させる物体の特徴と、元の光源との特徴とどちらが優位に人間に認識されるかという点で異なります。
　光源の特徴をほとんど損なわずに反射させる鏡の場合は、光源が見えたと思いますし、他方、光源の特徴がほとんど失われて散乱させた物体の特徴が際立つ場合は、物体が見えたと思うことでしょう。

　そのため、もし鏡であっても、光源よりも鏡自体の特徴が際立っている場合は、鏡が見えたとおもいます。たとえば、光源と人間の位置が変わらずに、鏡が動いたりすれば、鏡が見えたと思うことでしょう。

＞電波のような波長の電磁波にも同じような事があるのでしょうか。

　同じことが起こります。
　さきの回答で、ビルの反射によるゴーストの話が出ていましたが、ゴーストの影響がまだ大きくなく、送信映像（光源の特徴)をなんとか見られる状況であれば、光源を見ていることになります。
　そして、ゴーストの影響が大きくなり、テレビアンテナの位置を変えるなどして、ビルの形状による違いをゴーストのパターンの違いとして捉えることができれば、それはビルを見ていることになると思います。

　要は、どちらの特徴がよく見えるか　という点だと思います。

walkingdic · Answer

>光源からの光が物体に当たって見えることと鏡で光が反射されて見えることとの違いは何処にあるのでしょうか。

基本的な話は同じですけど、あえて違いをいうのであれば、物体に当たった後の光が「散乱」による反射なのか（物体）、それとも正反射という「入射角＝出射角」の条件を満たした反射なのかの違いです。

あとは人間の目がそれをどのように認識するのかという違いになります。こちらは非常に複雑な話になります。基本的には人間の目というのはある物点から散乱により広がった光を網膜に結像させることで物体を認識する仕組みですから、散乱のない（理想的な鏡を想定。汚れがあればその散乱が見えます）鏡に焦点を合わせることも困難だし、鏡表面を物点として認識するのも難しくなります。


>又電波のような波長の電磁波にも同じような事があるのでしょうか。
物理的な話を言えば散乱と正反射は電波でも存在します。

たとえばステルス戦闘機（レーダーに映りにくい）などでは、極力散乱を少なくするとともに、正反射をもと来た方向とは異なる方向に逃がしてやるような形状にする工夫を取り入れているようです。

sanori · Answer

再びお邪魔します。
鏡に関する説明をちゃんとしていなかったので、訂正です。

先ほど
「（ｂ）透明で表面ツルツルの物体（ガラス、鏡など）の場合」
と書いていましたが、
鏡の場合は、表面のガラスよりも、ガラスの後ろにあるアルミからの反射のほうが支配的でした。
ごめんなさい。

しかし、周囲のものと違う反射の仕方をすることによって、鏡そのものを視認できるという点は同じです。


また、
「鏡に映ったものが見える」のは、鏡によって光の進路が変わったという点に注意すれば、先ほどの回答の（ａ）～（ｃ）で説明できます。

noname#39970 · Answer

鏡の反射率が他の物体に比べて高いというだけの話。

鏡に映って見えるのは　物体に当たって反射されたものがさらに反射されて視覚に届いているだけ。

sanori · Answer

何かが「見える」ということには、大きく分けて３種類あります。

（ａ）透明でない物体の場合
原子（の電子）が、いったん光を受け取り、その後、光を返してよこす。
返ってくる光の波長は、原子の種類によって変わります。
つまり、「色」として見えます。

（ｂ）透明で表面ツルツルの物体（ガラス、鏡など）の場合
物体と空気との屈折率が違うので、その界面で反射や屈折が起こります。
それによって、物体の外形を視認することが出来ます。
なお、
屈折率が非常に近い物体同士の場合、界面での反射がほとんどないので視認することができなくなります。
たとえば、水槽に油をためておき、その中にガラスのコップを入れると、コップが見えなくなります。
（米村でんじろう氏がテレビでやっていました。）
これは、油とガラスの屈折率が近いためです。

（ｃ）透明であるが、表面ざらざらの物体（曇りガラスなど）の場合
光は一方向に反射されず、あちらこちらに乱反射します。
この結果、人間には「白」に見えます。

ご参考に、私の１年ちょっと前の回答もどうぞ。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2020792.html


＞＞＞
電波のような波長の電磁波にも同じような事があるのでしょうか

はい。そうです。
たとえば、
近隣に高層ビルがあって、その電波障害によりテレビの映りが悪いとしましょう。
これは、高層ビルが電波を受け取ったり反射したりしていることを意味します。
電波を目で見ることが出来る人がいたとして、高層ビルの反対側に行けば「高層ビルが見える」ということになります。

物体が見えることと光の反射の関係について

>散乱は位相とは関係がないのでしょうか。

三たびお邪魔します。

＞光源からの光が物体に当たって見えることと鏡で光が反射されて見えることとの違いは何処にあるのでしょうか。

この回答への補足

>光源からの光が物体に当たって見えることと鏡で光が反射されて見えることとの違いは何処にあるのでしょうか。

再びお邪魔します。

鏡の反射率が他の物体に比べて高いというだけの話。

何かが「見える」ということには、大きく分けて３種類あります。

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