Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 195

Abb. 4.43 Schemaskizze
zum Reflexionsgesetz

Licht gebrochen wird. Die Anteile der Intensität der reflektierten und transmittierten Wel-
le werden mit Hilfe der Fresnelschen Formeln berechnet, die den Wellenwiderstand und
die Polarisation der Welle berücksichtigen.
Ein Spezialfall der Reflexion ist die Totalreflexion. In dieser Konstellation trifft die Wel-
le auf ein Medium mit einem geringeren Wellenwiderstand und wird vollständig an der
Grenzfläche reflektiert. Dieser Grenzfall ist ein hypothetischer Grenzfall und beschreibt
ein ideal transparentes Medium. Im Realfall wird die Welle in einem bestimmten Wel-
lenlängenbereich (oder Frequenzbereich) absorbiert und damit die Totalreflexion abge-
schwächt. Als Folge ändert sich das Reflexionsverhalten in diesem Wellenlängen- oder
Frequenzbereich.
Das Reflexionsgesetz besagt zum einen, dass der Einfallswinkel θ 1 eines Lichtstrahls
dem Ausfallswinkel (auch Reflexionswinkel) θ 2 entspricht, so dass θ 1 = θ 2 ist. Ebenso liegen
der Einfallsstrahl, das Einfallslot als Flächennormaler und der reflektierte Strahl in einer
Ebene (vergl. Abb. 4.43 ). Für Wellen muss dabei die Wellenlänge λ erheblich größer sein
als die Abstände zwischen den Streuzentren (beispielsweise Atome). Andernfalls kann es
zur Ausbildung mehrerer „Reflexionsstrahlen“ kommen (Hecht 2005 ).
Betrachtet man die Reflexion im Sinne der geometrischen Optik, in der die Wellen-
längeneigenschaften des Lichts vernachlässigt werden, weil die mit dem Licht wechselwir-
kenden Strukturen (z. B. Spiegel oder Linsen) und die abgebildeten Objekte groß im Ver-
gleich zur Wellenlänge des Lichts sind, so wird ein Teil der Strahlung an der Grenzfläche
reflektiert und der andere Teil transmittiert. Der Reflexionsgrad ρ ist dabei als Verhältnis
der reflektierten Intensität I refl. zur einfallenden Intensität I 0 in folgender Art definiert:

= I ref l.
I 0

ρ ,

(4.168)

ρ ist vom Einfallswinkel θ 1 , der Polarisation des Lichts sowie von den Eigenschaften der
beteiligten Materialien abhängig.
Der Brechungsindex (oft auch Brechzahl genannt) n ist eine Funktion der Wellenlänge.
Dies hat zur Folge, dass Wellen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich reflektiert