Odboj je sprememba smeri valovanja na meji med dvema različnima medijema, tako da se valovanje vrne v medij, iz katerega je prišlo.
Najpogostejši primeri so odboj svetlobe, zvoka in vodnih valov.
Spektralni odboj je zrcalni odboj svetlobe od površine, pri katerem se svetloba iz ene vhodne smeri odbije v eno izhodno smer. Na diagramu na desni strani svetlobni žarek prihaja iz točke P in se sreča z ogledalom v točki O. Žarek se v točki O odbije navzven v istem mediju proti točki Q. Odboj merimo glede na premico skozi točko O, ki je naklonjena 90˚ glede na ogledalo. Kota, ki ju naredi svetlobni žarek (na diagramu sta prikazana kot θ i {\displaystyle \theta _{i}}
in θ r {\displaystyle \theta _{r}}) 
) morata biti enaka. Oba kota morata biti enaka, kadar pride do odboja. To je znano kot "zakon o odboju".
Zakon odboja
Zakon o odboju: kot vpadni žarek je enak kotu odboja (θi = θr). Kota se merita glede na normalen (pravokoten) na površino v stiku med obema medijema. Ta zakon velja tako za valovanje svetlobe kot tudi za druge vrste valov (zvok, vodne valove) pri odboju na gladkih mejah.
Pomembne pojme:
- Vpadni žarek — usmerjen val, ki prihaja do meje med medijema.
- Odbiti žarek — val, ki se po stiku z mejo vrača v prvotni medij.
- Normalna — zamišljena pravica, ki je pravokotna na površino v točki odbija; kota vpadni in odbiti sta izmerjena glede na to normalo.
Vrste odboja
- Zrcalni (spekularni) odboj: pride pri gladkih površinah (npr. zrcalo). Vsi vpadni žarki iz določene smeri se odbijejo v eno izhodno smer; ohranjen je jasen odsev slike.
- Difuzni odboj: nastane pri hrapavih ali zrnastih površinah. Vpadni žarki se odbijejo v različnih smereh, zato površina odbija svetlobo enakomerno v več smereh in ne ustvarja zrcalnega odseva.
- Delni odboj in Fresnelove enačbe: pri stiku med dvema prozornima medijema se del valovne energije odbije in del preide v drugi medij (lom). Za navpičen vpad pri optičnih medijih velja poenostavljena formula za intenziteto odbite svetlobe: R = ((n1 - n2)/(n1 + n2))^2, kjer sta n1 in n2 lomna količnika medijev.
- Skupni odboj (total internal reflection): nastopi, ko val potuje iz medija z večjim lomnim količnikom v medij z manjšim (n1 > n2) in je kot vpadanja večji od kritičnega kota θc. Kritični kot je: sin θc = n2 / n1. Pri večjem vpadnem kotu se val v celoti odbije nazaj v prvotni medij — to je osnova delovanja optičnih vlaken.
Primeri in praktične uporabe
- Svetloba: ogledala (ravna in ukrivljena), periskopi, optične naprave. Anti-refleksne prevleke zmanjšujejo odboj s spreminjanjem pogojev prehoda in izkoriščanjem interferenc, medtem ko zrcalne površine povečajo spektralni odboj.
- Zvok: odboj zvoka ustvarja odmev (echo) in reverb v prostorih. Akustična obdelava sten in stropov (absorbcija in difuzija) upravlja odboj, da izboljša govorljivost in kvaliteto glasbe v dvoranah.
- Vodeni valovi: valovi se odbijejo od obale, pregrad ali streh; pri nekaterih kotih in oblikah obale lahko nastanejo stoječi valovi ali interference.
- Radarske in ultrazvočne meritve: odboj radijskih ali ultrazvočnih valov omogoča zaznavanje predmetov in razdalj (radar, sonar, medicinski ultrazvok).
- Fotonika in optična vlakna: izkoriščajo totalni notranji odboj za prenos svetlobe z zelo majhnimi izgubami vzdolž ukrivljenih cevi iz stekla ali plastičnih vlaken.
Preproste opombe za merjenje in uporabo
- Pri risanju geometrije odboja narišite normalo na površino v točki odbija; izmerite kota med vpadnim/odbitim žarkom in normalo.
- Če je površina hrapava v primerjavi z valovno dolžino, prevladuje difuzni odboj; če je gladka, prevladuje zrcalni odboj.
- V praksi pogosto stanujemo s kombinacijo odbojev, loma in absorpcije — odvisno od materialov in geometrije.
Odboj je temeljni pojav v valovni fiziki z mnogimi praktičnimi aplikacijami v optiki, akustiki, komunikacijah in vsakdanjem življenju. Razumevanje zakonov in vrst odboja pomaga pri načrtovanju naprav (npr. ogledala, zvočnih dvoran, optičnih vlaken) ter pri razlagi naravnih pojavov (odmevi, svetlobni odsevi na vodi itd.).
