Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 228

Abb. 4.78 Verhältnis von Gitterperiode Λzur Wellenlänge λ der eingestrahlten elektromagneti-
schen Welle bestimmt das optische Verhalten des Gitters. a λ  Λ, b λ∼Λ und c λ  Λ
Abb. 4.79 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Schnittes durch die Mottenaugen-
struktur auf der Cornea nachtaktiver Insekten nach (Miller et al. 1966 ) und der dadurch erzeugte
Brechzahlverlauf aus Gäbler (Gäbler 2005 )
• Strukturperiode Λ kleiner als die Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung (a),
• Strukturperiode Λ in etwa gleich der Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung (b),
• Strukturperiode Λ größer als die Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung (c).
Es ergeben sich unterschiedliche Beugungseffizienzen, die dem Anteil der umverteilten
Energie für die jeweiligen Beugungsordnungen entsprechen. Die Abb. 4.78 zeigt schematisch
der Strahlverlauf bei unterschiedlichem Verhältnis von Strukturperiode zur Wellenlänge.
Ist die Strukturperiode sehr viel größer als die Wellenlänge (Fall c), sind deutlich
mehr Beugungsordnungen ausbreitungsfähig als beim ungefähr gleicher Größenordnung
(Fall b). Es kann sich für λ  Λ jeweils nur die nullte Beugungsordnung in Reflexion und
Transmission ausbreiten. Das Licht tritt durch die strukturierte Grenzfläche wie durch
eine plane Grenzfläche, was bedeutet, dass das Gebiet als optisch homogen betrachtet
und mit einer effektiven Brechzahl beschrieben werden kann (Gombert et al. 1999 ). Die
Abb. 4.79 a zeigt einen mit einem Rasterelektronenmikroskop erstellten Schnitt durch ein
Mottenauge. Über der Höhe y des Auges ergibt sich eine kontinuierliche Erhöhung der
Materialdichte. Den daraus resultierenden Brechungsindex stellt die Abb. 4.79 b dar.