Physik - Kaleidoskop

Reflexion (Physik) 366
Berechnete (0° und 60°) und gemessene (ca. 5°)
Reflexionsspektren von Silber mit der
charakteristischen Plasmakante ω p und ω s (siehe
Plasmaresonanz)
Der Reflexionsgrad kann über den Reflexionsfaktor aus den fresnelschen Formeln berechnet werden. Er ist vom
Einfallswinkel und Polarisation des Lichts sowie von den Eigenschaften der beteiligten Materialien abhängig
(Verhältnis der Brechzahlen und des Extinktionskoeffizienten).
Die Brechzahl ist wellenlängenabhängig, das heißt, Wellen unterschiedlicher Wellenlänge können vollkommen
anders reflektiert werden. Beispielsweise besitzen Metalle aufgrund der Absorption durch das Elektronengas einen
hohen Extinktionskoeffizienten für elektromagnetische Strahlung im Infrarot-Bereich, sie sind damit undurchsichtig
und weisen einen sehr hohen Reflexionsgrad von im Allgemeinen mehr als 90 Prozent auf. Hingegen sinkt der
Reflexionsgrad von Metallen im sichtbaren oder ultravioletten Bereich mitunter innerhalb eines kleinen
Frequenzbereichs sehr schnell (siehe Bild mit dem Beispiel Silber). In der Reflexionsspektroskopie schließt man
vom gemessenen Reflektionsspektrum auf im Material wirksame Mechanismen und deren Parameter
(Bandübergänge, Elektronendichten im Leitungsband, Polarisierbarkeiten usw.), siehe Brechzahl#Permittivitätszahl
und Elektrische Suszeptibilität#Herkunft aus addierten Beiträgen verschiedener Mechanismen.
Durch den unterschiedlichen Reflexionsgrad in Abhängigkeit der Polarisation des Lichts ändert sich diese bei jeder
Reflexion. Das heißt, fällt unpolarisiertes Licht auf eine Grenzfläche, so ist das reflektierte und das gebrochene Licht
(bei und ) teilweise polarisiert. In dem Sonderfall wird der parallel zur
Einfallsebene polarisierte Lichtanteil überhaupt nicht reflektiert, sondern vollständig gebrochen (Brewster-Winkel).
Der reflektierte Anteil ist danach vollständig senkrecht polarisiert und der transmittierte enthält beide
Polarisationsrichtungen. Dieser Effekt ermöglicht es zum Beispiel, Laserlicht ohne Reflexionsverlust durch ein
Fenster hindurchtreten zu lassen.
Weiteren Einfluss auf die Reflexion hat die von der Kristallorientierung abhängige Brechzahl von doppelbrechenden
Materialien. Hier unterscheidet sich der Reflexionsgrad zusätzlich noch von der Kristallorientierung der
Kristalloberfläche. Auch ein Magnetfeld kann die Reflexion beeinflussen, was technisch bei magnetooptischen
Speichermedien ausgenutzt wird.
Eine Verringerung der Gesamtreflexion durch mehrere abgestimmte Schichten ist möglich, siehe
Antireflexionsschicht.