Physik - Kaleidoskop

Reflexion (Physik) 367
Reflexion bei elektrischen Leitungen
Wenn eine elektrische Leitung mit ihrem Wellenwiderstand
abgeschlossen ist, wird dort eine über die Leitung einfallende Welle
vollständig, ohne Reflexion, absorbiert. Der 'Abschluss' kann ein
Lastwiderstand sein (Abschlusswiderstand), ein Eingangswiderstand
einer analogen oder digitalen Schaltung oder auch eine oder mehrere
weitere Leitungen, siehe Ersatzlast). Bei Fehlanpassung kommt es –
Linearität vorausgesetzt – zu einer reflektierten Welle gleicher
Frequenz, deren Amplitude im Verhältnis zu jener der einfallenden
Welle als Reflexionsfaktor bezeichnet wird:
Darstellung einer reflexionsfrei mit ihrem
Leitungswellenwiderstand abgeschlossenen
Koaxialleitung. Ankommende Strom- oder
Spannungspulse werden nicht reflektiert
Darin sind die Impedanz des Abschlusses und der Wellenwiderstand der Leitung. Bei einem nichtlinearen
Zusammenhang zwischen Strom und Spannung entstehen Oberwellen.
Im Allgemeinen ist frequenzabhängig und komplex, typischerweise mit Betrag kleiner als 1; sein Argument
bedeutet eine Phasenänderung. Bei Lastimpedanzen mit negativem Realteil kann der Betrag auch größer als 1
werden, d. h. die reflektierte Welle hat eine größere Amplitude als die einfallende. Die fehlende Energie muss der
negative Widerstand liefern.
Spezialfälle:
• bedeutet, dass die Welle gar nicht reflektiert wird, dann gibt es auch kein Echo. (Fall: angepasste
Leitung).
• bedeutet, dass die Welle 100 % reflektiert wird (Fall: offenes Ende = Spannungsverdopplung durch
Überlagerung der vorlaufenden und reflektierten Welle).
• bedeutet, dass die Welle 100 % reflektiert, aber invertiert wird (Fall: Kurzschluss; Spannung = 0 am
Leitungsende durch Überlagerung der vorlaufenden und reflektierten Welle).
Die experimentelle Überprüfung wird in Zeitbereichsreflektometrie beschrieben. Die auf der Leitung laufenden
vorlaufenden und reflektierten Wellen können sich überlagern und zu einer ortsabhängigen Verteilung von Strom
und Spannung führen(siehe auch: Stehende Welle, Stehwellenmessgerät).
Anwendung
Eine Standardanwendung der Spektroskopie ist die Messung des Reflexionsspektrums eines Materials.
Dass die Reflexion zu einer Polarisation von Licht führt, macht man sich in der Fotografie zunutze, um störende
Reflexionen an Scheiben oder Wasserflächen zu reduzieren. Dazu werden Polarisationsfilter eingesetzt. Je nach
Orientierung des Filters wird das reflektierte Licht stärker oder schwächer ausgefiltert als das unpolarisierte Licht.
Die Reflexe werden im Bild also entweder abgeschwächt oder verstärkt.
Bei Antennen wird die Sendeleistung durch Spiegel gebündelt und eine Richtwirkung erreicht, zum Beispiel bei
Parabolspiegeln für Satellitenantennen.