Intro:
Hey Mädels, heute werde ich mit euch über das spannende Thema Reflexion, Transmission und Absorption sprechen. Ihr wisst ja, wie wichtig es ist, sich mit den grundlegenden Prinzipien der Optik auseinanderzusetzen. Also lasst uns eintauchen!
Reflexion und Transmission
Reflexion ist der Prozess, bei dem elektromagnetische Strahlung entweder an der Grenzfläche zwischen zwei Medien (Flächenreflexion) oder im Inneren eines Mediums (Volumenreflexion) reflektiert wird. Auf der anderen Seite ist Transmission das Durchdringen von elektromagnetischer Strahlung durch ein Medium. Beide Prozesse können von Diffusion (auch Streuung genannt) begleitet werden, bei der ein unidirektionaler Strahl in viele Richtungen abgelenkt wird. In diesem Fall spricht man von diffuser Reflexion und diffuser Transmission. Wenn keine Diffusion auftritt, resultiert die Reflexion oder Transmission eines unidirektionalen Strahls in einem unidirektionalen Strahl gemäß den Gesetzen der geometrischen Optik. In diesem Fall spricht man von regelmäßiger Reflexion (oder Glanzreflexion) und regelmäßiger Transmission (oder direkter Transmission). Reflexion, Transmission und Streuung lassen die Frequenz der Strahlung unverändert. Ausnahme: Der Doppler-Effekt führt zu einer Änderung der Frequenz, wenn das reflektierende Material oder die Oberfläche in Bewegung ist.
Absorption
Absorption ist die Umwandlung von Strahlungsleistung in eine andere Art von Energie, normalerweise Wärme, durch Wechselwirkung mit Materie.
Reflektanz ρ, Transmittanz τ und Absorptanz α
Im Allgemeinen hängen Reflexion, Transmission und Absorption von der Wellenlänge der betroffenen Strahlung ab. Daher können diese drei Prozesse entweder für monochromatische Strahlung quantifiziert werden (in diesem Fall wird das Adjektiv “spektral” zur jeweiligen Größe hinzugefügt) oder für eine bestimmte Art von polychromatischer Strahlung. Für letztere muss die spektrale Verteilung der einfallenden Strahlung angegeben werden. Zusätzlich können Reflexion, Transmission und Absorption auch von Polarisation und geometrischer Verteilung der einfallenden Strahlung abhängen, die daher ebenfalls angegeben werden müssen.
Die Reflektanz ρ wird durch das Verhältnis der reflektierten Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung definiert. Die Transmittanz τ eines Mediums wird durch das Verhältnis der transmittierten Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung definiert. Die Absorptanz α eines Mediums wird durch das Verhältnis der absorbierten Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung definiert. Da es sich um Verhältnisse von Strahlungsleistungswerten handelt, sind Reflektanz, Transmittanz und Absorptanz dimensionslos.
Strahlungskoeffizient qe, Bidirektionale Reflexionsverteilungsfunktion (BRDF)
Der Strahlungskoeffizient qe charakterisiert die richtungsabhängige Verteilung diffus reflektierter Strahlung. In den USA ist das Konzept der bidirektionalen Reflexionsverteilungsfunktion (BRDF) ähnlich dem Strahlungskoeffizienten. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die BRDF eine Funktion der Richtungen des einfallenden und des reflektierten Strahls ist. Der Vorteil der BRDF besteht darin, dass sie die Reflexionseigenschaften des Materials für alle möglichen Richtungsverteilungen der einfallenden Strahlung gleichzeitig beschreibt, während der Strahlungskoeffizient im Allgemeinen nur für eine spezifische Richtungsverteilung der einfallenden Strahlung gültig ist.
Die Einheit des Strahlungskoeffizienten und der BRDF ist 1/Steradian.
Fazit
So Mädels, das war ein kurzer Einblick in die Welt von Reflexion, Transmission und Absorption. Wir haben gelernt, dass diese Prozesse von verschiedenen Faktoren abhängig sind und die optischen Eigenschaften von Materialien beeinflussen können. Es ist faszinierend, wie Licht mit Materie interagiert und wie diese Prozesse in der Realität angewendet werden können. Die Messung optischer Eigenschaften ist ein wichtiger Bereich der Lichtmesstechnik und kann uns helfen, die Welt um uns herum besser zu verstehen.
Bildquellen:
Das war’s für heute, Mädels! Ich hoffe, ihr habt etwas Neues gelernt und seid genauso fasziniert von diesen Konzepten wie ich. Bis zum nächsten Mal!
