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Reflexion und Brechung Die diffuse Reflexion

Von: Christian Döllinger, Jonathan Schulenburg

Stand: 25.08.2017

Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Fragen hin an:

  • Inwiefern unterscheidet sich die Reflexion eines parallelen Lichtbündels an einer ebenen Fläche von der an einer unebenen Fläche?
  • Wie entsteht das Glitzern einer von der Sonne beschienenen Wasserfläche bei leicht gekräuselter Oberfläche?
  • Warum sieht man als Verkehrsteilnehmer eine regennasse Straße schlechter als eine trockene?
  • Warum wird man bei nasser Straße vom Gegenverkehr stärker geblendet als bei trockener Fahrbahn?

Unter dem Video findest du die Antworten auf die Fragen und vertiefende Informationen.

Lerncheck: Die diffuse Reflexion

1

Inwiefern unterscheidet sich die Reflexion eines parallelen Lichtbündels an einer ebenen Fläche von der an einer unebenen Fläche?

Antwort

An einer ebenen Fläche wird ein paralleles Lichtbündel so reflektiert, dass alle Strahlen des Bündels auch nach der Reflexion parallel zueinander verlaufen.

Nach der Reflexion an einer unebenen Fläche dagegen wird das Licht zerstreut, d. h. die Strahlen eines auffallenden parallelen Lichtbündels laufen nach der Reflexion in alle möglichen Richtungen.

2

Wie entsteht das Glitzern einer von der Sonne beschienenen Wasserfläche bei leicht gekräuselter Oberfläche?

Antwort

Die zum Betrachter hin abfallenden Wellenzüge wirken wie kleine Spiegel, an denen die Sonnenstrahlen reflektiert werden, so dass der Betrachter – bei  entsprechender Reflexionsrichtung – zahlreiche Spiegelbilder von Teilen der hellen Sonnenscheibe beobachten kann. Die unruhige Wasseroberfläche sorgt dafür, dass sich die Richtung der "Spiegelflächen" ständig ändert, so dass die reflektierten Sonnenstrahlen immer nur zeitweise in Beobachtungsrichtung verlaufen und somit wahrgenommen werden können.

3

Warum sieht man als Verkehrsteilnehmer eine regennasse Straße schlechter als eine trockene?

Antwort

Das Regenwasser füllt die Unebenheiten des Straßenbelags aus. Daher stellt eine regennasse Straße eine ebene Reflexionsfläche für das Scheinwerferlicht dar. Das Licht ist deshalb nach der Reflexion an der wie ein Spiegel wirkenden nassen Straßenoberfläche vom Fahrer weg gerichtet. Er kann somit den Straßenbelag nicht sehen. Den Straßenverlauf kann er nur erkennen, weil die Gegenstände am Straßenrand das Scheinwerferlicht zurückwerfen.

4

Warum wird man bei nasser Straße vom Gegenverkehr stärker geblendet als bei trockener Fahrbahn?

Antwort

Bei regennasser Straße gelangt nicht nur das direkte Scheinwerferlicht des Gegenverkehrs ins Auge der Insassen eines entgegenkommenden Fahrzeugs, sondern zusätzlich auch noch der Anteil des Scheinwerferlichts, der von der regennassen Straße reflektiert wird.

Bei trockener Straße ist dieser Lichtanteil wesentlich kleiner, da der raue Straßenbelag das Licht nach allen Seiten hin streut und zusätzlich einen Teil absorbiert.

Diffuse Reflexion (Streuung)

Trifft ein paralleles Lichtbündel auf eine unebene, raue Fläche, so wird das auffallende Lichtbündel "zerstreut": Für jeden einzelnen der parallelen Strahlen gilt zwar das Reflexionsgesetz. Wegen der Unebenheiten treffen die Strahlen aber unter ganz unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die reflektierende Fläche. Somit stimmen auch die Reflexionswinkel im Gegensatz zu einer ebenen Fläche nicht mehr überein und die Strahlen verlaufen nach der Reflexion in alle möglichen Richtungen. Man spricht in diesem Falle von einer "diffusen" Reflexion bzw. einer Streuung des Lichtes.

Reflexion und optische Wahrnehmung (2)

Bei einer ebenen Fläche und der durch sie hervorgerufenen regulären Reflexion kann man die reflektierende Fläche nicht von allen Standpunkten aus sehen, da das reflektierte Licht wegen der regulären Reflexion nicht jeden Punkt im Raum erreicht.

Im Gegensatz dazu ist eine unebene reflektierende Fläche (z. B. ein älteres Fensterglas, das bereits eine Reihe von Kratzern abbekommen hat) unabhängig vom Standpunkt des Beobachters aus allen Richtungen zu sehen, da das Licht beim Auftreffen auf die unebene Fläche gestreut, also in alle Richtungen reflektiert wird und damit ein Teil des reflektierten Lichts auch ins Auge des Betrachters an jedem beliebigen Standort trifft.