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Reflexion (Physik)

Zurückwerfen von Wellen an einer Grenzfläche / aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Reflexion (lateinisch reflexio Zurückbeugung, vom Verb reflectere zurückbeugen, ‚zurückdrehen‘) bezeichnet in der Physik das Zurückwerfen von Wellen an einer Grenzfläche, an der sich der Wellenwiderstand oder der Brechungsindex des Ausbreitungsmediums ändert.

Reflexionsbecken sind seit der persischen Antike ein beliebtes städte- und gartenbauliches Gestaltungselement. Hier das weltgrößte Reflexionsbecken, errichtet 2006 in Bordeaux.

Bei glatten (also gegenüber der Wellenlänge kleinen Rauigkeitsstrukturen) Oberflächen gilt das Reflexionsgesetz, es liegt der Fall der gerichteten Reflexion vor. An rauen Oberflächen werden Wellen oder (je nach Betrachtungsweise) Strahlung diffus gestreut und in diesem Fall gilt näherungsweise das lambertsche Strahlungsgesetz.

In der Regel wird bei der Reflexion nur ein Teil der Energie der einfallenden Welle reflektiert, man spricht in diesem Zusammenhang auch von partieller Reflexion (teilweiser Reflexion). Der restliche Anteil der Welle breitet sich im zweiten Medium weiter aus (= Transmission), durch den geänderten Wellenwiderstand erfährt die Welle dabei eine Richtungs- (vgl. Brechung) und Geschwindigkeitsänderung. Der Brechungswinkel lässt sich mit dem snelliusschem Brechungsgesetz und die Amplituden der Reflexion und Transmission mit den fresnelschen Formeln berechnen – abhängig von Wellenwiderstand und Polarisation.

Ein Spezialfall der Reflexion ist die Totalreflexion, bei der die Welle beim Einfall auf ein Medium mit niedrigerem Wellenwiderstand vollständig an der Grenzfläche reflektiert wird. Genau betrachtet tritt dies nur bei ideal transparenten Medien auf. Ist beispielsweise das zweite Medium in einem bestimmten Frequenzbereich absorbierend, kommt es zur sogenannten abgeschwächten Totalreflexion, bei der sich das Reflexionsverhalten in diesem Bereich ändert. Angewendet wird die Totalreflexion beispielsweise bei der Retroreflexion (Reflexion einer Welle in Richtung der Quelle).