• Oпределение – На границата между две среди, светлината се отклонява от посоката си, като остава в същата среда.
• Закони (Фиг. 2) – Ъгълът на падане α е равен на ъгъла на отражение α' , т.е.:

  α = α'.

• Видове отражение:
  • Огледално отражение – Успореден сноп лъчи, падайки върху гладка повърхност, след отражението остава успореден.
  • Дифузно отражение – От грапава повърхност успореден сноп лъчи се отразяват под различни ъгли.
  

• Определение – Величината n, която показва с колко скоростта u на светлината в дадена среда е по-малка спрямо скоростта c на светлината във вакуум:
  (1): .
• Връзка между показателя на пречупване на дадена среда и дължината на вълната (Фиг. 1):
  (2): ,

  където λ₀ е дължината на вълната във вакуум, λ – дължината на вълната в дадена среда.

  Бележка:

  1. От формула (2) или Фиг. 1 се вижда, че когато светлината навлиза в среда с по-голям показател на пречупване, дължината на вълната ѝ намалява.
  2. Когато светлината навлиза в дадена среда скоростта и дължината на вълната се променят, но честотата не се променя. Честотата на вълната зависи от честотата на източника.

• Ако α е ъгъл на падане, β – ъгъл на пречупване, n₂ – показател на пречупване на втората среда, n₁ – показател на пречупване на първата среда (Фиг. 2), то:
  (3): .
• Изводи:
  • Ако светлината се движи от оптически по-рядка към оптически по-плътна среда, то: α > β, n₁ < n₂.
  • Ако светлината се движи от оптически по-плътна към оптически по-рядка среда (Фиг. 2), то: α < β, n₁ > n₂.

• Oпределение – Явлението, при което светлината движейки се от оптически по-плътна среда към оптически по-рядка среда (изпълнено е n₂ < n₁), не прониква във втората среда, а се отразява обратно.
• Граничен ъгъл α_гр – Ако светлината се движи от оптически по-плътна среда към оптически по-рядка среда, то ъгълът на падане, при който ъгълът на пречупване е равен на 90°, се нарича граничен ъгъл (Фиг. 3) и се намира по формулата:

  (4): sin α_гр = .

  Бележка:

  За да се наблюдава пълно вътрешно отражение, светилната трябва да се движи от оптически по-плътна към оптически по-рядка среда и да пада под ъгъл по-голям от граничния.

• Oпределение – Преграда с множество отвори (процепи).
• Константа d на дифракционната решетка – разстоянието между два съседни процепа.

  Например: Ако в 1 cm има 5 000 процепа (отвора), то константата е:

  d = = 2.10 ^{– 6} m = 2 μm.


• Условие за дифракционен максимум – Сноп от монохроматична светлина пада перпендикулярно на дифракционна решетка с константа d. На фигурата са показани пречупените лъчи, които сключват ъгъл Θ с перпендикуляра към решетката. След като се пречупят от лещата, тези лъчи се събират в точка P от екрана. Ако дифракционната решетка се облъчи с монохроматична светлина, на екрана се получава картина с редуващи се тесни светли ивици, които се наричат дифракционни максимуми и широки тъмни пространства между тях.

  Ширината на дифракционните максимуми зависи от броят на процепите на решетката (константата d на решетката). Колкото по-много процепи имаме, толкова са по-тесни дифракционните максимуми.

  Ако d е константа на дифракционната решетка, k = 0, ±1, ±2, ±3 … показва номера на светлата линия спрямо централната, Θ – ъгълът, който светлинните лъчи сключват с перпендикуляра към решетката, то условието за дифракционен максимум е:

  (7): dsin Θ = kλ.

• Централен максимум и порядък на максимумите – В центърът на екрана винаги се наблюдава много светла ивица, за която k = 0. Тази цветна ивица се нарича централен максимум, а числото k – порядък на максимумите.
• Какво показва порядъкът на максимумите k – Това число показва коя подред спрямо централния максимум е съответната ивица. Порядъкът на светлите ивици, разположени от едната страна на централния максимум (например, отдясно), условно се приема за положителен, а порядъкът на ивиците от другата страна (отляво) – за отрицателен.
• Следствия от условието за дифракционен максимум – От формула (7) следва, че при по-голяма дължина на вълната λ дифракционният максимум от k – порядък се получава при по-голям ъгъл Θ. Единствено положението на централния максимум не зависи от λ. Затова, когато перпендикулярно на дифракционната решетка пада бяла светлина, в центъра на екрана се получава бяла ивица. От двете ѝ страни са разположени дифракционните максимуми от първи порядък, които представляват цветни ивици, съдържащи всички цветове на дъгата. Най-близо до централния максимум е разположен виолетовият цвят, който има най-малка дължина на вълната λ, а най-далече – червеният цвят, защото има най-голяма дължина на вълната.
  Бележка:

  Ако екранът се приближи към дифракционната решетка, то дифракционната картина се променя, защото се увеличава разстоянието между отворите на решетката. Това ще доведе до по-широки максимуми и по-тесни минимуми, т.е. разстоянието между максимумите ще се намали.
• Максимална дължина на вълната, при която се получава дифракционен максимум от k-ти порядък – От формула (7) получаваме:

  d.sin Θ = k.λ sin Θ = .

  Синусът на един ъгъл НЕ може да е по-голям от 1. Тогава, за да се наблюдава дифракционен максимум от k-ти порядък, трябва да е изпълнено условието:

  < 1.

  От тук следва, че максималната дължина на вълната, при която се получава дифракционен максимум от k-ти порядък е:

  (7.1): λ_max = .

• Спирачно рентгеново лъчение – При нагряването на катода на вакуумна тръба се излъчват електрони, които се ускоряват от електричното поле. Когато се ударят в анода и срещнат атомни ядра от веществото на мишената, кинетичната енергия на електроните се превръща в лъчение, наречено спирачно рентгеново лъчение. Това лъчение има непрекъснат спектър.
• Характеристично рентгеново лъчение – Ако енергията на електроните е много голяма, при удара им в анода, атомите му се възбуждат и излъчват лъчи. Тези лъчи образуват характеристично рентгеново лъчение. Затова спектърът на това лъчение е линеен.

O – Тяло, което изцяло поглъща падналото върху него лъчение.

Абсолютно черното тяло е също така и идеален излъчвател. Например: Слънцето, саждите и др.

(8.1): P = σST⁴, където P e мощността на топлинно излъчване на тялото (енергията излъчена за 1 s), S – лицето на излъчващата повърхност, T – абсолютната температура на излъчващото тяло, σ = 5,67.10 ^{– 8} W/(m²K⁴) – константа на Стефан.

(8.2): E = = σT⁴, където E e общата енергия, излъчена за единица време от единица площ на абсолютно черно тяло.

За да обясни експериментално получените спектри на излъчване на абсолютно черно тяло, германският физик Макс Планк изказва принципно ново предположение, което излиза извън рамките на класическата електромагнитна теория. Според хипотезата на Планк електромагнитната енергия се излъчва от атомите и молекулите не непрекъснато, а на отделни порции, наречени кванти.

Енергията на всеки квант се намира по формулата:

(10): E = hν = , където ν – честота на вълната, h = 6,63.10 ^{– 34} J.s – константа на Планк, c – скоростта на светлината във вакуум, λ – дължината на вълната.

1. Броят на фотоелектроните отделени за единица време от дадена повърхност зависи пропорционално от интензитета на светлината.
2. Фотоефект се наблюдава само ако честотата на падащата светлина е над определена стойност. Тази стойност се нарича червена граница.
3. Максималната кинетична енергия (максималната скорост) на фотоелектроните зависи само от честотата на падащата светлина.
4. Фотоефектът е мигновено явление, т.е. фотоелектрони се отделят практически едновременно с осветяването на повърхността дори когато интензитета на светлината е много малък.

• Фотони
  • Oпределение – Светлината не само се излъчва,но тя се разпространява и се поглъща на строго определени порции от енергия, наречени фотони.
  • Енергия – Енергията Е на фотона зависи пропорционално само от честотата ν (или от съответната дължина на вълната λ):
    (11): E = hν = , където h = 6,63.10 ^{– 34} J.s – константа на Планк, c – скоростта на светлината във вакуум.
  • Маса – Масата на фотона в покой е равна на нула. На практика обаче не съществуват фотони в покой, т.е. фотоните са винаги в движение.
  • Скорост – Скоростта с която се движат всички фотони, не зависи от тяхната енергия, а от средата в която се движат. Във вакуум тя е равна на с (скорост на светлината). В среда с показател на пречупване n скоростта на фотоните е
    (12): .
    Бележка:

    Формула (11) е познатата ни формула (10) от хипотезата на Планк, а формула (12) се получава от формула (1).
• Отделителна работа A_отд. – Минималната работа, която трябва да извърши свободен електрон, за да се откъсне от повърхността на метала.
• Уравнение на Айнщайн за фотоефекта:

  (13): hν = A_отд. + E_{k max}.

(14): , където m е масата на частицата, v – скоростта ѝ, p – импулса на частицата.

Първото експериментално доказателство на хипотезата на дьо Бройл получават американските физици Клинтьн Девисън и Лестьр Джермер. През 1927 година те изследват разсейването на електрони от никелова мишена, поставена във вакуум. Двамата учени регистрират отразените от мишената електрони върху фотоплака и откриват, че на фотоплаката се наблюдава дифракционна картина, подобна на дифракционната картина, получена с рентгенови лъчи (Фиг. 7). По разположението на дифракционните максимуми те определят дължината на вълната, която трябва да имат вълните на материята (на електроните), за да се получи такава дифракционна картина. Получените стойности напълно съответстват на предсказаната от дьо Бройл дължина на вълната на електронните вълни.

По своята природа вълните на дьо Бройл не са нито механични, нито електромагнитни вълни.