Reflexion Licht

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Reflexion Licht

Physikalische Grundlagen

Die Reflexion von Licht ist neben der Transmission und Absorption eine Erscheinung, die an äußeren oder inneren Grenzflächen von Werkstoffen oder Prüfstücken auftreten kann. Diese Grenzflächen müssen demzufolge Schichten trennen, die einen differierenden Wellenwiderstand oder Brechungsindex haben. Ist die Ober- oder Grenzfläche ideal glatt und weist keine Rauigkeiten auf, dann gilt das Reflexionsgesetz für gerichtete Reflexion. Im anderen Fall, also rauen Oberflächenstrukturen wird das Licht diffus gestreut, wobei hier das LAMBERT'sche Strahlungsgesetz Gültigkeit besitzt. Das Reflexionsgesetz (Gl.1) bedeutet, dass der Ausfallswinkel β (auch Reflexionswinkel genannt) identisch mit dem Einfallswinkel α ist, und beide mit der Normale (Lot) in einer Ebene, der sogenannten Einfallsebene, liegen.

α = β oder sin α = sin β

(1)

Normalerweise wird bei der Reflexion nur ein Teil der Energie der einfallenden Welle reflektiert (partieller Reflexion) da sich der restliche Anteil der Welle im angrenzenden Medium weiter ausbreitet (Transmission). Zusätzlich kann natürlich durch den geänderten Wellenwiderstand eine Richtungs- (Brechung) und Geschwindigkeitsänderung (Frequenzdispersion) und Absorption auftreten.
Ein spezieller Fall der Reflexion ist die Totalreflexion, bei der die Welle beim Eintritt in ein Medium mit geringerem Wellenwiderstand vollständig an der Grenzfläche reflektiert wird, wobei das eigentlich nur bei ideal transparenten Medien auftritt.

Arten der Reflexion von Licht

In der Regel unterscheidet man drei Arten der Reflexion von Licht, wobei die Rauigkeit der Oberfläche des Reflektors entscheidend ist, wie der Lichtstrahl an der Oberfläche reflektiert wird (Bild 1):

Das ist die

• Spiegelnde Reflexion, bei der der Lichtstrahl in dem Winkel zurückgeworfen wird, in dem er auf eine glatte Fläche auftrifft (Reflexionsgesetz),
• Diffuse Reflexion, wobei der Lichtstrahl von einer angerauten Oberfläche in allen Richtungen gleichmäßig zurückgeworfen (reflektiert) wird und die
• Gemischte Reflexion, wobei der einfallende Lichtstrahl von einer sehr rauen Oberfläche ungleichmäßig in alle Richtungen reflektiert wird.

Bild 1:

Gerichtete, gestreute und diffuse Reflexion von Licht an der Oberfläche [1]

Literaturhinweise

[1]	Trempler, J.: Optische Eigenschaften. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 323–357 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)