Licht im Medium

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Reflexion

Auch an der Oberfläche eines Mediums wird das Licht an den Teilchen gestreut. Ist die Dichte von Atomen oder Molekülen so gleichmäßig, dass man das Medium als homogen betrachten kann, überlagern sich die Streuwellen der Teilchen so, dass nur der reflektierte Strahl übrig bleibt.

Reflexion im Wellenbild

Grafik zur Erlaeuterung der Reflexion im Wellenbild

Fällt ein Lichtstrahl schräg auf eine Fläche, trifft seine Wellenfront (dunkelgrau) nacheinander auf die Atome 1 bis 4 der reflektierenden Fläche. Atom 1 wird also zuerst von der einfallenden Wellenfront erreicht und beginnt als erstes, eine neue Welle auszusenden. Danach folgt Atom 2. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die von Atom 1 ausgesandte Welle aber bereits ein Stück von der Fläche weg ausgebreitet. Verbindet man nun die zu ein und demselben Zeitpunkt gehörenden Wellen der Atome 1 bis 4 zu einer neuen Wellenfront, verläuft auch diese schräg. Dass der Ausfallswinkel gleich dem Einfallswinkel sein muss, ergibt sich aus der Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit, also die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellenfronten, für einfallende und ausfallende Welle dieselbe ist, da sich beide in demselben Medium ausbreiten. Die Wellen des einfallenden Strahls legen in derselben Zeit daher dieselbe Entfernung zurück wie die des ausfallenden. (Auch wenn das in diesem Bild an den Wellenfronten am besten zu sehen ist – als Einfalls- bzw. Ausfallswinkel werden die Winkel zwischen dem Lot auf die Fläche und der Ausbreitungsrichtung von einfallender beziehungsweise ausfallender Welle bezeichnet.)

Diffuse Reflexion

Reflexion findet nicht nur an glatten Oberflächen statt, sondern auch an rauen. Die Rauigkeit bewirkt, dass die Fläche für die einzelnen parallel einfallenden Strahlen (dunkelgraue Pfeile) jeweils unterschiedliche Neigungswinkel hat. Zwar gilt nach wie vor für jeden einzelnen Strahl, dass der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist, aber wenn die Oberfläche rau ist, hat jeder Strahl einen anderen Einfallswinkel und entsprechend auch einen anderen Ausfallswinkel. Um dies deutlicher zu machen, sind die Lote (gestrichelte Linien) der jeweiligen Flächen gezeichnet, auf die sich Einfalls- und Ausfallswinkel beziehen. Das einfallende Licht wird also in alle erdenkliche Richtungen reflektiert (hellgraue Pfeile). Daher kann man auf windzerzausten Wasseroberflächen kein Spiegelbild mehr erkennen.

Grafik zur Erlaeuterung der diffusen Reflexion

© Wiebke Salzmann, Mai 2009

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