Wissenschaftlich definiert sind Reflexionen die Richtungsänderungen von Wellen, die auftreten, wenn eine Welle auf ein Objekt trifft und dann durch das Medium, aus dem sie stammt, zurückläuft. Wenn wir von Reflexionen sprechen, handelt es sich meistens um Lichtwellen oder visuelle Bilder. Alle Arten von Wellen können reflektiert werden, einschließlich Wellen im Wasser sowie Licht- und Schallwellen. Das Verhalten bestimmter Reflexionen hängt von der Art der in der Welle transportierten Energie ab.
Ein Beispiel dafür ist der Kontrast zwischen Licht- und Schallreflexionen. Ein Echo ist eine Schallwelle, die reflektiert wird, aber es ist nicht immer einfach, den Ursprung der Schallwelle zu bestimmen. Lichtwellen folgen jedoch ganz anderen und strengeren Regeln. Lichtwellen folgen dem sogenannten Reflexionsgesetz, das besagt, dass der Winkel, in dem Licht auf ein glattes reflektierendes Objekt trifft, gleich dem Winkel ist, in dem es reflektiert wird.
Das Reflexionsgesetz bedeutet nicht, dass Licht immer von dort zurückprallt, wo es hergekommen ist. Wenn das Licht stattdessen beispielsweise steil auftrifft, wird es im gleichen steilen Winkel reflektiert, jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Wir können dies aus dem Winkel beobachten, in dem sich das Bild einer Wolke oder eines Berges in einem ruhigen See spiegelt, oder wie ein Spiegel im richtigen Winkel es uns ermöglicht, um eine Ecke zu sehen.
Auch nicht glatte Gegenstände reflektieren das Licht, wenn auch auf andere Weise. Diese Arten von Reflexionen machen die Farbe eines Objekts aus. Zum Beispiel sind die roten Blütenblätter einer Rose rot, weil sie die roten Wellenlängen des sichtbaren Lichts reflektieren. Andere Wellenlängen werden absorbiert, aber die reflektierten streuen in alle Richtungen und erreichen so unser Auge. Das gleiche Prinzip gilt für jedes Objekt, das wir beobachten, nämlich dass wir es nur sehen, weil es Licht in unsere Augen reflektiert.
Einige Materialien weisen eine Eigenschaft auf, die als interne Totalreflexion bekannt ist. Dies bedeutet, dass Lichtwellen, die durch ein solches Medium wandern, daran gehindert werden, es zu verlassen, und im gleichen Winkel in das Medium zurückreflektiert werden. Lichtwellenleiter haben diese Eigenschaft, um Lichtwellen im Kreis, um Ecken und über weite Strecken zu transportieren. Das Licht tritt erst aus, wenn es das Ende der Faser erreicht. Das gleiche Phänomen kann auch die Wasseroberfläche verursachen, wenn sie von unten betrachtet wird.