Scientifiquement définies, les réflexions sont les changements dans la direction des ondes, qui se produisent lorsqu’une onde frappe un objet puis revient à travers le milieu d’où elle provient. Quand on parle de reflets, il s’agit le plus souvent d’ondes lumineuses ou d’images visuelles. Tous les types d’ondes peuvent être réfléchis, y compris les ondes dans l’eau, ainsi que les ondes lumineuses et sonores. Le comportement de réflexions particulières dépend du type d’énergie transportée dans l’onde.
Un exemple en est le contraste entre les reflets de la lumière et ceux du son. Un écho est une onde sonore qui est réfléchie, mais il n’est pas toujours facile de déterminer l’origine de l’onde sonore. Les ondes lumineuses, cependant, suivent un ensemble de règles complètement différent et plus strict. Les ondes lumineuses suivent ce qu’on appelle la loi de la réflexion, qui stipule que l’angle auquel la lumière frappe un objet réfléchissant lisse est égal à l’angle auquel elle est réfléchie.
La loi de la réflexion ne signifie pas que la lumière rebondit toujours d’où elle vient. Au lieu de cela, si la lumière frappe à un angle raide, par exemple, elle sera réfléchie au même angle raide, mais dans la direction opposée. Nous pouvons l’observer à partir de l’angle sous lequel l’image d’un nuage ou d’une montagne se reflète dans un lac calme, ou de la manière dont un miroir à l’angle correct peut nous permettre de voir dans un coin.
Même les objets qui ne sont pas lisses réfléchissent la lumière, bien que d’une manière différente. Ce genre de reflets est ce qui constitue la couleur d’un objet. Par exemple, les pétales rouges d’une rose sont rouges car ils reflètent les longueurs d’onde rouges de la lumière visible. D’autres longueurs d’onde sont absorbées, mais celles qui sont réfléchies se dispersent dans toutes les directions et atteignent ainsi nos yeux. Le même principe s’applique à tout objet que nous observons, à savoir que nous ne le voyons que parce qu’il réfléchit la lumière vers nos yeux.
Certains matériaux présentent une propriété connue sous le nom de réflexion interne totale. Cela signifie que les ondes lumineuses traversant un tel milieu sont empêchées de le sortir et sont réfléchies dans le milieu sous le même angle. Les câbles à fibres optiques ont cette propriété, leur permettant de transporter des ondes lumineuses en cercles, dans les coins et sur de longues distances. La lumière ne sort que lorsqu’elle atteint l’extrémité de la fibre. La surface de l’eau peut également provoquer le même phénomène, lorsqu’elle est observée par le dessous.