انعكاس منتشر

الانعكاس المنتشر هو انعكاس الضوء أو الموجات أو الجسيمات الأخرى عن سطح ما ، بحيث يتشتت الشعاع الساقط على السطح بزوايا متعددة بدلاً من زاوية واحدة فقط كما في حالة الانعكاس المنتظم . ويُقال إن السطح العاكس المنتشر المثالي يُظهر انعكاس لامبرتي ، أي أن الإضاءة متساوية عند النظر إليه من جميع الاتجاهات الواقعة في نصف الفضاء المجاور للسطح.

يعكس السطح المصنوع من مسحوق غير ماص كالجص ، أو من ألياف كالورق، أو من مادة متعددة البلورات كالرخام الأبيض ، الضوء بشكل منتشر بكفاءة عالية. وتُظهر العديد من المواد الشائعة مزيجًا من الانعكاس المنتظم والمنتشر.

إن رؤية الأشياء، باستثناء الأشياء التي تبعث الضوء، تحدث في المقام الأول بسبب الانعكاس المنتشر للضوء: فالضوء المتناثر بشكل منتشر هو الذي يشكل صورة الجسم في عين المراقب على نطاق واسع من زوايا المراقب بالنسبة للجسم.

لا يعود الانعكاس المنتشر من الأجسام الصلبة عادةً إلى خشونة السطح. صحيح أن السطح المستوي ضروري للانعكاس المنتظم، لكنه لا يمنع الانعكاس المنتشر. قطعة من الرخام الأبيض المصقول جيدًا تبقى بيضاء؛ مهما بلغت درجة صقلها، لن تتحول إلى مرآة. ينتج عن الصقل بعض الانعكاس المنتظم، لكن الضوء المتبقي يستمر في الانعكاس المنتشر.

إن الآلية الأكثر عمومية التي تُنتج بها الأسطح انعكاسًا منتشرًا لا تعتمد كليًا على السطح نفسه، بل إن معظم الضوء يأتي من مراكز التشتت الموجودة أسفل السطح ، ^{[ 2 ] [ 3 ]} كما هو موضح في الشكل  1. إذا تخيلنا أن الشكل يُمثل الثلج، وأن المضلعات هي بلورات الجليد (الشفافة)، فإن الشعاع الساقط ينعكس جزئيًا (بنسبة قليلة) بواسطة الجسيم الأول، ثم يدخله، وينعكس مرة أخرى بواسطة السطح الفاصل مع الجسيم الثاني، ثم يدخله، ويسقط على الجسيم الثالث، وهكذا، مُولِّدًا سلسلة من الأشعة المُشتتة "الأولية" في اتجاهات عشوائية، والتي بدورها، ومن خلال الآلية نفسها، تُولِّد عددًا كبيرًا من الأشعة المُشتتة "الثانوية"، والتي تُولِّد بدورها أشعة "ثالثية"، وهكذا. ^{[ 4 ]} تمر جميع هذه الأشعة عبر بلورات الثلج، التي لا تمتص الضوء، حتى تصل إلى السطح وتخرج في اتجاهات عشوائية. ^{[ 5 ]} والنتيجة هي أن الضوء الذي تم إرساله يعود في جميع الاتجاهات، بحيث يكون الثلج أبيض على الرغم من كونه مصنوعًا من مادة شفافة (بلورات الجليد).

لتبسيط الأمر، يتم الحديث هنا عن "الانعكاسات"، ولكن بشكل عام، فإن الواجهة بين الجسيمات الصغيرة التي تشكل العديد من المواد غير منتظمة على نطاق قابل للمقارنة بطول موجة الضوء، لذلك يتم توليد ضوء منتشر عند كل واجهة، بدلاً من شعاع منعكس واحد، ولكن يمكن سرد القصة بنفس الطريقة.

هذه الآلية عامة جدًا، لأن معظم المواد الشائعة تتكون من جزيئات صغيرة مترابطة. المواد المعدنية متعددة البلورات عمومًا ، ويمكن وصفها بأنها فسيفساء ثلاثية الأبعاد من بلورات صغيرة غير منتظمة الشكل. أما المواد العضوية، فتتكون عادةً من ألياف أو خلايا، بأغشيتها وبنيتها الداخلية المعقدة. وكل سطح فاصل أو عدم تجانس أو عيب يمكن أن يحرف الضوء أو يعكسه أو يشتته، مما يُعيد إنتاج الآلية المذكورة أعلاه.

قلما توجد مواد لا تُسبب انعكاسًا منتشرًا، ومنها المعادن التي لا تسمح بمرور الضوء، والغازات، والسوائل، والزجاج، والبلاستيك الشفاف (الذي يتميز ببنية مجهرية غير متبلورة تشبه السوائل )، والبلورات الأحادية ، مثل بعض الأحجار الكريمة أو بلورات الملح، وبعض المواد الخاصة جدًا، مثل أنسجة القرنية وعدسة العين . إلا أن هذه المواد قد تعكس الضوء بشكل منتشر إذا كان سطحها خشنًا مجهريًا، كما هو الحال في الزجاج المصنفر (الشكل  2)، أو إذا تدهورت بنيتها المتجانسة، كما في حالة إعتام عدسة العين.

قد يُظهر السطح أيضًا انعكاسًا مرآويًا وانعكاسًا منتشرًا، كما هو الحال، على سبيل المثال، مع الدهانات اللامعة المستخدمة في طلاء المنازل، والتي تعطي أيضًا جزءًا من الانعكاس المرآوي، بينما تعطي الدهانات غير اللامعة انعكاسًا منتشرًا بشكل حصري تقريبًا.

تستطيع معظم المواد عكس الضوء بشكل منتظم، شريطة أن يكون سطحها مصقولًا لإزالة أي عيوب تُقارب طول موجة الضوء (جزء من الميكرومتر). وبحسب نوع المادة وخشونة سطحها، قد يكون الانعكاس منتظمًا في معظمه، أو منتشرًا في معظمه، أو بينهما. تفتقر بعض المواد، كالسوائل والزجاج، إلى التقسيمات الداخلية التي تُنتج آلية التشتت تحت السطحي المذكورة آنفًا، ولذا فهي لا تُعطي إلا انعكاسًا منتظمًا. من بين المواد الشائعة، المعادن المصقولة فقط هي التي تعكس الضوء بشكل منتظم بكفاءة عالية، كما هو الحال في الألومنيوم أو الفضة المستخدمة عادةً في المرايا. أما باقي المواد الشائعة، حتى عند صقلها بشكل مثالي، فلا تُعطي عادةً أكثر من بضعة بالمئة من الانعكاس المنتظم، باستثناء حالات خاصة، مثل الانعكاس بزاوية مائلة من سطح بحيرة، أو الانعكاس الكلي لمنشور زجاجي، أو عند تركيبها في أشكال معقدة معينة، مثل الجلد الفضي للعديد من أنواع الأسماك أو السطح العاكس لمرآة عازلة . قد يكون الانعكاس المنتشر عالي الكفاءة، كما هو الحال في المواد البيضاء، وذلك نتيجة لتجمع العديد من الانعكاسات تحت السطحية.

حتى هذه النقطة، تمّت مناقشة الأجسام البيضاء التي لا تمتص الضوء. لكنّ المخطط المذكور أعلاه يظلّ صالحًا في حالة كون المادة ماصة للضوء. في هذه الحالة، ستفقد الأشعة المنتشرة بعض أطوال موجاتها أثناء مرورها عبر المادة، وستخرج ملونة.

يؤثر الانتشار بشكل كبير على لون الأجسام لأنه يحدد المسار المتوسط ​​للضوء في المادة، وبالتالي مدى امتصاص الأطوال الموجية المختلفة. ^{[ 6 ]} يبدو الحبر الأحمر أسودًا عندما يبقى في عبوته. ولا يُرى لونه الزاهي إلا عند وضعه على مادة مشتتة للضوء (مثل الورق). ويعود ذلك إلى أن مسار الضوء عبر ألياف الورق (وعبر الحبر) لا يتجاوز جزءًا من المليمتر. ومع ذلك، فإن الضوء المنبعث من العبوة يكون قد اجتاز عدة سنتيمترات من الحبر، وامتصه بشكل كبير، حتى في أطواله الموجية الحمراء.

وعندما يمتلك جسم ملون انعكاسًا منتشرًا وانعكاسًا منتظمًا، فإن المكون المنتشر فقط هو الذي يكون ملونًا عادةً. تعكس الكرزة الضوء الأحمر بشكل منتشر، وتمتص جميع الألوان الأخرى، ولها انعكاس منتظم أبيض اللون تقريبًا (إذا كان الضوء الساقط أبيض). هذا أمر شائع، لأنه باستثناء المعادن، تعتمد انعكاسية معظم المواد على معامل انكسارها ، الذي يتغير قليلًا مع الطول الموجي (مع أن هذا التغير هو ما يسبب التشتت اللوني في الموشور )، بحيث تنعكس جميع الألوان تقريبًا بنفس الشدة.

تُرى الغالبية العظمى من الأجسام المرئية بشكل أساسي عن طريق الانعكاس المنتشر من سطحها. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وتشمل الاستثناءات الأجسام ذات الأسطح المصقولة (العاكسة بشكل منتظم)، والأجسام التي تُصدر الضوء بنفسها. يُعزى اللون الأزرق للسماء إلى تشتت رايلي ، بينما يُعزى اللون الأبيض لقطرات الماء في السحب إلى تشتت مي .

الانعكاس المنتشر هو عملية ينعكس فيها الضوء من جسم ما ليصطدم بأجسام أخرى في المنطقة المحيطة، فيضيئها. ويصف هذا المصطلح تحديدًا الضوء المنعكس من أجسام غير لامعة أو عاكسة . عمليًا، يعني هذا أن الضوء ينعكس عن أسطح غير لامعة كالأرض والجدران والأقمشة، ليصل إلى مناطق لا تقع مباشرة تحت مصدر الضوء. وإذا كان السطح المنعكس ملونًا ، فإن الضوء المنعكس يكون ملونًا أيضًا، مما ينتج عنه تلوين مشابه للأجسام المحيطة.

في مجال رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد ، يُعدّ الانعكاس المنتشر عنصرًا هامًا في الإضاءة الشاملة . توجد عدة طرق لنمذجة هذا الانعكاس عند عرض المشهد، ومن أكثرها شيوعًا تقنية الإشعاعية ورسم خرائط الفوتونات .

يمكن استخدام مطيافية الانعكاس المنتشر لتحديد أطياف الامتصاص للعينات المسحوقة في الحالات التي لا تكون فيها مطيافية النفاذية ممكنة. وينطبق هذا على مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء أو مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• موزع العطور
• قائمة مصادر الضوء المنعكس
• نموذج انعكاس أورين-نايار
• الانعكاسية
• التعافي