Die klassische Art der Lichtreflexion ist die Spiegelreflexion, vom lateinischen Wort speculum (Spiegel) abgeleitet, oder auch reguläre Reflexion.Diese Art der Reflexion tritt an glatten Oberflächen auf, z.B. an polierten Metall- oder Glasflächen oder an Oberflächen von Flüssigkeiten. Der Winkel des reflektierten Lichts, gemessen gegen die Oberflächennormale, ist dabei gleich dem Winkel des einfallenden Lichts (siehe Abbildung 1).Diese Situation findet man in der Regel mit hoher Genauigkeit an verschiedenen Arten von ebenen Spiegeln.Bei gekrümmten spiegelnden Oberflächen erhält man ebenfalls eine spiegelnde Reflexion; die Einfalls- und Ausfallswinkel werden dann gegen die lokale Normalenrichtung gemessen.
Das allgemeine Reflexionsgesetz (Ausgangswinkel = Einfallswinkel) hängt damit zusammen, dass die Komponente des Wellenvektors entlang der spiegelnden Oberfläche erhalten bleibt.
Andere Arten der Reflexion, bei denen das Licht gestreut wird
Wenn die spiegelnde Oberfläche nahezu eben, aber nicht völlig eben ist, kann das Ausgangslicht über einen gewissen Winkelbereich gestreut werden; dies wird als diffuse Streuung bezeichnet.Bei einer wesentlich rauen Oberfläche, die eine erhebliche Streuung verursacht, kann ein beträchtlicher Winkelbereich auftreten, z. B. mit einer Breite von 10°.Insbesondere Volumendiffusoren, aber auch einige matte Farben, neigen dazu, eine noch viel breitere Winkelverteilung des gestreuten Lichts zu erzeugen, die sich oft sogar dem Standardfall eines Lambertschen Streuers annähert.Dies kann als das Gegenteil der spiegelnden Reflexion betrachtet werden: die perfekt streuende Reflexion.Es kann auch eine Kombination aus spiegelnder und diffuser Reflexion geben; ein Objekt mit solchen Eigenschaften weist (je nach Beleuchtungsbedingungen) zusätzlich zu dem durch diffuse Streuung erzeugten Erscheinungsbild spiegelnde Glanzlichter auf.
Spiegelnde Reflexionen können aus großer Entfernung viel heller erscheinen als diffuse Reflexionen, weil das reflektierte Licht auf einen kleineren Bereich von Richtungen konzentriert wird.(Das kann im Zusammenhang mit der Lasersicherheit ein Problem darstellen.)Andererseits bleiben spiegelnde Reflexionen für einen Absorber unbemerkt, wenn das reflektierte Licht seine Augen verfehlt.
Voraussetzung für spiegelnde Reflexion
Da die Wellenlängen des sichtbaren Lichts recht klein sind (weit unter 1 μm), erfordert eine reine spiegelnde Reflexion einen hohen Grad an Ebenheit der Oberfläche – viel mehr als zum Beispiel bei Mikrowellen.Daher muss z. B. eine Metalloberfläche sehr sorgfältig poliert werden, um eine nahezu perfekte Spiegelreflexion zu erzielen.
Reflexionen an Beugungsgittern
Eine abgewandelte Form der spiegelnden Reflexion kann an Beugungsgittern auftreten, wobei der Austrittswinkel erheblich vom Einfallswinkel abweichen kann und auch von der optischen Wellenlänge abhängt, aber auch hier gibt es im Idealfall keine diffuse Reflexion.
Spekularreflexion in der Bildgebung
Spekularreflexionen können zur Bildgebung genutzt werden – zum Beispiel in Spiegelteleskopen.Im Gegensatz zur diffusen Reflexion, bei der es zu zufälligen Winkeländerungen kommt, bleibt die Bildinformation bei der spiegelnden Reflexion erhalten.
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Siehe auch: Spiegel, Streuung, Reflexion
und andere Artikel in der Kategorie Allgemeine Optik
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