Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

Elektromagnetische Schwingungen und Wellen – Überleitung zur Optik 117
Sind Materialien „durchsichtig“, heißt das nichts anderes, als dass sie nicht mit
den EM-Wellen wechselwirken. D.h. diese Materialien entziehen den EM-Wellen
keine Energie; die EM-Wellen werden also von diesen Materialien nicht
absorbiert. Glas ist für sichtbares Licht durchsichtig, nicht aber für UV-Licht.
Unser Körper ist für Röntgenstrahlen weitgehend durchsichtig. Lediglich die
Knochen und Zähne absorbieren einen Teil der Strahlung.
6.1.11 Reflexion und Interferenz elektromagnetischer Wellen
Wie mechanische (Transversal-) Wellen können
auch elektromagnetische Wellen an Objekten
reflektiert werden, besonders gut an metallischen
Wänden. Dabei gilt wie in der Mechanik:
Einfallswinkel = Ausfalls- bzw. Reflektionswinkel,
wobei immer der Winkel bez. der Flächennormalen,
d.h. dem Flächennormaleneinheitsvektor ˆn bzw.
dem Lot senkrecht zur Fläche gemeint ist.
Quelle: Gesamtband Physik, S.
188
Trifft die elektromagnetische Strahlung also senkrecht auf einen Reflektor (d.h.
die Wellenausbreitungsrichtung ist parallel zu ˆn , der Einfallswinkel also 0° bez.
des Flächenlots) so kann die Interferenz der einfallenden mit der reflektierten
Welle
führen.
• zur Auslöschung (Überlagerung von Bergen mit Tälern: negative
Interferenz) sowie
• zur Verstärkung und Ausbildung von stehenden Wellen (Überlagerung der
jeweiligen Bergspitzen bzw. der Täler: positive Interferenz)
Die Reflexion elektromagnetischer Wellen stellt in den verschiedenen
Wellenlängenbereichen unterschiedliche Anforderungen an die Qualität der
reflektierenden Flächen. Für Radioteleskope zum Empfang von
elektromagnetischen Wellen genügen wegen der großen Wellenlänge grobe
Metallgitter. Im langwelligen infraroten Bereich muss die Oberfläche glatter sein.
Metallplatten mit rauer Oberfläche wirken aber noch als gute Reflektoren. Im
sichtbaren und ultravioletten Bereich besitzen Metallplatten und Spiegel, die die
Strahlung gerichtet reflektieren sollen, eine polierte Oberfläche. Für
Röntgenstrahlung und Gammastrahlung ist diese infolge des Teilchenaufbaus
der Stoffe noch viel zu rau. Deshalb tritt eine Reflexion dieser sehr kurzwelligen
elektromagnetischen Wellen nur bei streifendem Einfall, d.h. großen Winkeln zur
Flächennormale auf. Bei einem kleineren Einfallswinkel dringen sie dagegen in
die Metalle ein und durchdringen diese.
E5.22 Stehende
elektromagnet. Welle:
Lichtintensität der
Glühbirne in
Abhängigkeit von der
Entfernung der
Reflektionswand
E5.38 Optik mit cm-
Wellen: Reflexion