Reflektion (fysik)

Reflektionsbassänger har varit ett populärt stads- och trädgårdsdesignelement sedan den persiska antiken. Här världens största reflektionsbassäng, byggd 2006 i Bordeaux.

I fysik, reflektion ( latin reflexio , bakåt böj , från verbet reflectere , bakåt böj , bakåt ) beskriver kast baksidan av vågor vid en gränsytan där vågmotståndet eller brytningsindex för de utbredningsmedelförändringar.

Lagen om reflektion gäller för släta ytor ( dvs. små ojämnhetsstrukturer jämfört med våglängden ) ; fallet med riktad reflektion är närvarande. Vågor eller (beroende på perspektiv) strålning är spridda på ojämna ytor och i detta fall gäller Lamberts strålningslag ungefär .

Som regel återspeglas endast en del av den infallande vågens energi i reflektionen; man talar i detta sammanhang av partiell reflektion (partiell reflektion). Den återstående delen av vågen sprids vidare i det andra mediet (= transmission ); vågmotståndet ändras på grund av riktningsförändringen (jfr brytning ) och hastighet. Brytningsvinkeln kan beräknas med hjälp av Snells brytningslag och amplituderna för reflektion och transmission med hjälp av Fresnels formler - beroende på vågmotståndet och polarisationen .

Ett speciellt fall av reflektion är total reflektion , där vågen reflekteras helt vid gränssnittet när den träffar ett medium med lägre vågmotstånd. Vid närmare granskning sker detta bara med idealiskt transparenta medier. Om till exempel det andra mediet är absorberande inom ett visst frekvensområde uppträder så kallad försvagad totalreflektion , i vilken reflektionsbeteendet förändras inom detta område. Total reflektion används till exempel för återreflektion (reflektion av en våg i källans riktning).

Endimensionellt specialfall

Partiell reflektion och överföring av en endimensionell våg vid ett gränssnitt.

Om vågbäraren bara låter vågen spridas i en rumslig riktning kallas den en endimensionell våg. Exempel kan vara repvågor, ljudvågor i smala rör (se Kundts rör ), elektromagnetiska vågor i vågledare etc. Reflektion sker i slutet av en sådan vågbärare. Den inkommande vågen och den motsatta reflekterade vågen överlappar varandra. Om man idealiserar att man antar att det inte finns någon förlust av energi (ingen dämpning, fullständig reflektion), är amplituden för de inkommande och utgående vågorna desamma. Det bildade stående vågor från. Man gör en åtskillnad mellan reflektionen "vid den fasta änden" och "vid den lösa änden":

• Vid den fasta änden är axelns avböjning noll när som helst. De inkommande och reflekterade vågorna har en fasskillnad på π här , dvs. det vill säga de är ur fas och stör destruktivt. Detta skapar en knut i den fasta änden. Ytterligare oscillationsnoder är vardera halva våglängden. Antinoderna är däremellan.
• Axelns avböjning är maximal vid den lösa änden . Det finns ingen fasskillnad mellan inkommande och reflekterade vågor; de är i fas och stör konstruktivt. Detta skapar en mage i den lösa änden. Ytterligare antinoder är belägna på halva våglängden. Svängningsnoderna är däremellan.

Huruvida en ände är fixerad eller lös beror på vilken amplitudstorlek som används för att beskriva vågen. Så z. B. en öppen rörände för en ljudvåg är en fast ände när man talar om ljudtrycket, medan det är en lös ände för ljudets hastighet. Ljudhastighet och ljudtryck fasförskjuts med π / 2. Om reflektion äger rum i båda ändarna av vågbäraren kan stående vågor som inte kan ändras över tiden bara uppstå om ett resonansvillkor är uppfyllt:

• Om axelhållaren har två fasta ändar eller två lösa ändar uppstår resonans när axelhållarens längd är en integrerad multipel av halva våglängden:${\ displaystyle L}$${\ displaystyle L = n {\ frac {\ lambda} {2}}, \, (n = 1,2,3, \ dots)}$
• Om ena änden av axelhållaren är fast och den andra är lös är resonansvillkoret: ${\ displaystyle L = \ left (n - {\ frac {1} {2}} \ right) {\ frac {\ lambda} {2}}, \, (n = 1,2,3, \ dots)}$

De stående vågor som genereras på detta sätt används i många musikinstrument . Till exempel är en gitarrsträng en endimensionell vågbärare med två fasta ändar. Om du plockar den vibrerar strängen vid de frekvenser som uppfyller resonansvillkoret. För man får frekvensen av grundtonen. Alla andra frekvenser resulterar i övertonsspektrumet . ${\ displaystyle n = 1}$

Reflektion av individuella impulser

När det gäller ett medium utan dispersion, svänger en puls mellan två reflektorer på ett avstånd A.

En puls av vilken kurvform som helst är ett vågpaket som enligt reglerna för Fourier-analys kan delas upp i en summa av sinusformade svängningar med olika våglängder λ. Endast de är tillåtna mellan två reflektorer på avstånd A för vilka följande gäller:

${\ displaystyle A = n \ cdot {\ frac {\ lambda} {2}}}$

där n är ett naturligt tal. Under vissa förhållanden förblir formen på kurvan för den impuls som består av den densamma och denna soliton kan oscillera oavdämpad mellan de två reflektorerna, vilket framgår av bilden. Genom att jämföra denna pendelvaraktighet med de exakta tidmärkena för en atomur kan man bestämma extremt höga frekvenser ( frekvenskam ).

Lag om reflektion

Strålning träffar en reflekterande yta uppifrån till vänster.

Lagen om reflektion säger att reflektionsvinkeln (även reflektionsvinkeln) är exakt lika stor som infallsvinkeln , och att båda ligger i ett plan med den vinkelräta, infallningsplanet . När det gäller vågor måste våglängden vara betydligt större än avstånden mellan spridningscentren (till exempel atomer). Annars kan flera "reflektionsstrålar" bildas, till exempel röntgenstrålar som reflekteras från en kristall (se röntgendiffraktion ). ${\ displaystyle \ alpha = \ beta}$

Bildsekvens av elementära vågor enligt Huygens och Fresnel

Lagen om reflektion kan härledas med Huygens princip (se intilliggande figur): På den första och andra bilden kan du se hur en vågfront träffar en reflekterande yta i en vinkel och genererar cirkulära elementära vågor runt respektive inslagspunkter. Radierna för dessa vågor ökar med vågens fashastighet i det aktuella mediet. Följande bilder visar hur de resulterande elementära vågorna läggs över för att bilda en ny vågfront som löper högst upp till höger. Vinklarna mellan inkommande och utgående vågfronter och planet är (spegelvända) desamma. Detta är vad reflektionslagen säger.

En annan härledning använder sig av Fermat-principen : Ljusvägen från punkt A till punkt B är extrem (mer exakt: minimal) om reflektionen sker exakt på ett sådant sätt att infallsvinkeln och reflektionen är lika.

Riktad reflektion

Reflektion av en ljusstråle på en reflekterande yta.

Vågfältet på en riktningsreflekterande yta kan beskrivas med ”spegelkällor”. För varje originalkälla "fästes" en spegelkälla bakom den reflekterande ytan, med samma avstånd till den reflekterande ytan som den ursprungliga källan. Vågfältet härrör från vågfälternas överläge från original- och spegelkällorna.

Riktad reflektion används i plana och icke-plana speglar , till exempel konkava böjda konkava speglar som rakspeglar eller i spegelteleskop . Konvexa böjda speglar används som yttre speglar på motorfordon.

Diffus reflektion

Diffus reflektion

Gränser med stor ojämnhet relativt våglängden reflekterar diffust. Om materialet innehåller många spridningscentra följer reflektionen Lamberts lag . Huvudbackspridaren är sedan vinkelrät mot materialet, oberoende av strålningsriktningen. Exempel är mjölk, väggfärg eller papper. Med mjölk har fettdropparna i vatten storleksordningen för det synliga ljusets våglängd och bildar spridningscentra för ljusvågor, detsamma gäller för luftinslutningarna mellan fibrerna i papper.

Tillämpningar av diffus reflektion, dvs. jämn fördelning av ljus, är

• Integrerande sfär ,
• Bioduk,
• Undvikande av reflekterande reflektioner på skärmar och fotografiska tryck.

Summan av spekulär och diffus reflektion kallas också remission , baserat på mängden ljus som avges av reflektansen . Det finns olika sätt att definiera ytor som inte är perfekt spridda, böjda och eventuellt färgade ytor. I meteorologin indikerar albedo hur mycket solljus som reflekteras diffust från jordytan eller från moln. I astronomi ingår albedon från andra himmelkroppar som inte lyser av sig själva i den ljusstyrka som denna himmelkropp kan ses från jorden.

Olika definitioner av vithet är vanliga i branschen. Vissa definitioner tar bland annat hänsyn till att det mänskliga ögat är känsligare för vissa våglängder än för andra.

Reflektion av elektromagnetiska vågor i optik

Inverkan av det komplexa brytningsindexet ( ) av ett material på reflektionsbeteendet hos en elektromagnetisk våg när det träffar gränsytan mellan två material (till exempel i fallet luft / glas) som en funktion av infallsvinkeln${\ displaystyle n_ {1} + \ mathrm {i} k_ {0}}$

Beräknat (0 ° och 60 °) och uppmätt (ca 5 °) reflektionsspektrum av silver med den karakteristiska plasmakanten ω _p och ω _s (se plasmaresonans )

I det följande kommer reflektionen att förklaras med användning av elektromagnetiska vågor som ett exempel. Strålmodellen för geometrisk optik används för att göra det lättare att förstå .

I den schematiska ritningen (se reflektionslagen) träffar en stråle ytan på ett medium med olika strålningsförökningsegenskaper uppifrån till vänster. En del av strålningen bryts mot den vinkelräta (överförda delen), en annan del reflekteras. Lagen om reflektion gäller: Infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln. Under lämpliga förhållanden kan emellertid den infallande strålningen reflekteras fullständigt, som vid total intern reflektion.

Elektromagnetisk strålning reflekteras vanligtvis bara delvis vid ett gränssnitt, den andra delen överförs . Den reflektansen definieras som förhållandet mellan den reflekterade till det infallande ljusintensiteten

${\ displaystyle R = {\ frac {I _ {\ mathrm {refl}}} {I _ {\ mathrm {einf}}}}}$

Graden av reflektion kan beräknas från Fresnel-formlerna med hjälp av reflektionsfaktorn . Det beror på infallsvinkeln och polarisationen av ljuset samt egenskaperna hos de inblandade materialen. När det gäller cirkulärt polariserade vågor förändras heliciteten med varje reflektion .

Brytningsindex är i allmänhet beroende av våglängden. Detta innebär att vågor med olika våglängder kan reflekteras i olika grader. Exempelvis har metaller en hög extinktionskoefficient för elektromagnetisk strålning inom det infraröda området på grund av absorptionen av elektrongasen , de är därför ogenomskinliga och har en mycket hög grad av reflektion på i allmänhet mer än 90 procent. Däremot sjunker graden av reflektion av metaller i det synliga eller ultravioletta intervallet ibland mycket snabbt inom ett litet frekvensområde (se bilden med exemplet på silver). I reflektionsspektroskopi sluts man från det uppmätta reflektionsspektrumet om mekanismer som är effektiva i materialet och deras parametrar, såsom tätheten av elektroner i ledningsbandet eller polariserbarhet .

På grund av den olika reflektionsgraden beroende på infallsvinkeln och ljusets polarisering förändras detta med varje sned reflektion. Detta innebär att om opolariserat ljus faller på en lutande gränsyta, är det reflekterade och bryta ljuset (vid och ) delvis polariserat. I det speciella fallet reflekteras inte ljuskomponenten som är polariserad parallellt med infallningsplanet alls utan bryts helt ( Brewsters vinkel ). Den reflekterade delen polariseras sedan helt vinkelrätt och den sända delen innehåller båda riktningarna för polarisering. Denna effekt gör det till exempel möjligt att låta laserstrålning komma ut ur håligheten genom ett Brewster- fönster utan förlust av reflektion . ${\ displaystyle \ alpha \ neq 0 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ alpha \ neq 90 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ alpha + \ gamma = 90 ^ {\ circ}}$

Indexellipsoiden för dubbelbrytande material, som beror på kristallorienteringen , har ytterligare inflytande på reflektionen . Här skiljer sig reflektionsgraden också beroende på kristallytans kristallorientering. Ett magnetfält kan också påverka reflektionen, som tekniskt används i magneto-optiska lagringsmedier .

Reflektionen kan reduceras eller ökas genom interferens vid ett eller flera dielektriska skikt och används för antireflekterande beläggning eller för produktion av dikroiska speglar .

Ansökan

En hund framför en spegel

Ett viktigt användningsområde för reflektion av elektromagnetiska vågor eller strålar är deras riktade vägledning. Detta används bland annat. i fallet med spegeln , som till exempel reflekterar det ljus som sprids av en person på ett riktat sätt så att personen kan se sig själv. Tekniskt används reflektion på plana speglar eller prismor för att avböja strålen, till exempel i periskop eller i avböjningsprisma eller fällbar spegel hos reflexkameror .

Reflektion kan också användas för kontaktlös detektering eller mätning av reflekterande ytor ( deflektometri ) eller för att mäta avståndet mellan en strålningskälla och en reflekterande yta (transittidsmätning eller interferometri). Exempel är laseravståndssökare , reflexljusbarriärer eller tidsdomänreflektometri

Vidare används reflektionen på konkava speglar för att bunta elektromagnetiska strålar. En riktningseffekt uppnås med parabolantenner . Exempel på optiska våglängder är strålkastare eller reflektorelement teleskop .

Jämförelse av en reflekterande (vänster) och matt (höger) skärmyta och deras inflytande på den spridda reflektionen av en lampa bakom betraktaren

Det sätt på vilket en kropp reflekterar ljus på grund av dess material, form och ytegenskaper används också i många kreativa områden som produktdesign eller arkitektur . Exempelvis är ytor polerade för att skapa ett glänsande, reflekterande intryck, eller grova / slipas för att ge en diffus reflektion. En liknande effekt kan också uppnås med användning av olika lacker (t.ex. blank, halvblank, matt).

Reflektionstypen kan ha inflytande på tekniska parametrar, till exempel med matt skärm, minskar det störande inflytandet av spridda ljusreflektioner med hjälp av diffus reflektion på en grov yta. Jämfört med reflekterande skärmar minskar den ojämna ytan också det svarta intrycket och färgen på det ljus som överförs genom skyddsfönstret.

Eftersom en intensitetskomponent som är karakteristisk för ett material reflekteras under reflektionen, kan också egenskaper hos material såsom brytningsindex, tjocklek, föroreningar etc. bestämmas på detta sätt. Båda mätningarna vid en enstaka våglängd och spektralfördelningar används här ( reflektometrisk tunnfilmsmätning , ellipsometri ). Den senare utgör grunden för spektroskopi , i vilken, förutom transmission, reflektion av polariserade och opolariserade elektromagnetiska vågor är en ofta använd undersökningsteknik, se reflektionsspektroskopi .

Reflektion på elektriska ledningar

Reflektionsfri terminerad koaxialledning: Om motståndet har värdet på linjeimpedansen reflekteras inte inkommande elektriska signaler

Om en elektrisk våg med amplituden A _{0 passerar} genom en linje som avslutas med sin karakteristiska impedans , absorberas den helt där, utan reflektion och oavsett frekvens. Den termine kan vara ett belastningsmotstånd , en antenn, ingångsmotståndet hos en analog eller digital krets eller en eller flera andra linjer. Om det finns en missanpassning - förutsatt linjäritet - en reflekterad våg med samma frekvens och (mestadels) ändrats amplitud A _{R inträffar} . Förhållandet A _R / A ₀ kallas reflektionsfaktorn : ${\ displaystyle r}$

${\ displaystyle r = {\ frac {Z_ {L} -Z_ {0}} {Z_ {L} + Z_ {0}}}}$

Detta inkluderar den impedans avslutningen och den karakteristiska impedansen hos ledningen. ${\ displaystyle Z_ {L}}$${\ displaystyle Z_ {0}}$

I allmänhet är det frekvensberoende och komplext , typiskt med en storlek mindre än 1; dess argument betyder en fasförändring. I praktiken eftersträvas alltid ett verkligt värde. ${\ displaystyle r}$

Speciella fall:

• ${\ displaystyle r = 0}$betyder att vågen inte reflekteras, så det finns inget eko. (Fall: anpassad linje ).
• ${\ displaystyle r = 1}$ betyder att vågen reflekteras helt (öppen ände = spänningsfördubbling genom att lägga de ledande och reflekterade vågorna)
• ${\ displaystyle r = -1}$ betyder att vågen reflekteras helt, men inverterad (kortsluten ände; spänning = 0 på grund av överlagring av de ledande och reflekterade vågorna).

En applikation beskrivs i artikeln Time Domain Reflectometry . De ledande och reflekterade vågorna som går på linjen kan överlappa varandra och leda till en platsberoende fördelning av ström och spänning (stående vågor).

Reflektion av spänningshopp

Spänningskurva längs en kabel, strax efter att ett spänningshopp reflekterades vid den öppna kabeländen. Kanten går tillbaka till kabelns början.

Spänningskurva längs en kabel, strax innan ett spänningshopp når kabeländen (kanten går åt höger) eller strax efter att hoppet har reflekterats vid den kortslutna kabeländen (kanten går åt vänster)

Om blixt slår på en högspänningsledning rinner en högspänningspuls till slutet av ledningen och kan orsaka skador där. Något liknande kan observeras i kablar och ledningar ( bandkabel , koaxialkabel med linjeimpedans Z ) när ett spänningshopp matas in - till exempel genom att byta kabelns början till en likspänning. DC-spänningen levereras av en strömförsörjning med ett internt motstånd på R = Z , så att spänningshoppet kommer in i kabeln utan reflektioner.

Oändligt lång kabel

Om likspänningen U appliceras på en oändligt lång förlustfri kabel vid tiden noll, skulle en konstant ström jag flöda för alltid :

${\ displaystyle I = {\ frac {U} {R + Z}} = {\ frac {U} {2R}}}$

En konstant spänning U / 2 uppträder vid matningspunkten oavsett om och hur kabeländen är ansluten . Du kan inte skilja på matningspunkten vad som är i slutet av kabeln. Kabeln lagrar den elektriska energin och efter en oändligt lång tid laddas kabeln (magnetfält, elektriskt fält).

Man kan förutsäga tiden för spänningshoppets ankomst till en avlägsen mätpunkt, eftersom spridningshastigheten för hoppet är c _medium . Isolationsmaterialet med den relativa permittiviteten mellan kabelns ledare bestämmer pulshastigheten i kabeln ${\ displaystyle \ varepsilon _ {\ rm {r}}}$

${\ displaystyle c _ {\ rm {medium}} = {\ frac {c} {\ sqrt {\ varepsilon _ {\ rm {r}}}}}$

Ändlig kabellängd

Om kabeln har den ändliga längden L i ovanstående tankeexperiment kommer spänningshoppet efter tiden

${\ displaystyle T = {\ frac {L} {c _ {\ rm {medium}}}}}$

i slutet av kabeln. Slutsatsen där kommer att avgöra hur man ska gå vidare:

Reflektionsfri slutsats

Om koaxialkabelns inre och yttre ledare är anslutna via ett motstånd R  =  Z , flyter den elektriska energin utan reflektioner in i detta avslutande motstånd, vilket värms upp i enlighet därmed. Vid matningspunkten (kabelns början) kan du inte skilja detta fall från en oändligt lång kabel.

Öppna änden

Om de inre och yttre ledarna inte är anslutna reflekteras spänningshoppet i fas. Detta leder till en fördubbling av spänningen och det överlagrade spänningshoppet går med c- _medium tillbaka till början av kabeln (se bilden ovan till höger). Tillbaka vid matningspunkten reflekteras det inte där eftersom strömförsörjningens inre motstånd motsvarar linjeimpedansen (reflektionsfri avslutning). Så snart spänningshoppet inträffar vid matningspunkten uppnås jämvikt, ingen ytterligare ström flyter och spänningen U mäts mellan ledarna vid varje punkt på kabeln . Med ett lagringsoscilloskop kan denna "spänningstrappa" först U / 2 och sedan - från tiden 2 T till - U registreras.

Kortslutet

Om ledarna är kortslutna i slutet reflekteras spänningshoppet ur fas. De framåt och bakåt vågorna är överlagrade till noll. Detta mäts dock bara i början av kabeln när det reflekterade spänningshoppet kommer dit efter tiden 2 · T. Denna rektangulära puls (noll till U / 2 när den är påslagen och efter tiden 2 T till noll) kan spelas in med ett oscilloskop . En kabel som är kortsluten i slutet fungerar som en "fördröjd kortslutning".

Ansökan

Kablar med en definierad längd som är kortslutna, anpassade eller öppna i slutet används som ett tidselement (transittid), för pulsfördröjning eller lagring, som en ledningskrets ( resonanskrets , fällkrets , filter, impedansomvandling, fasrotation) eller med en variabel längd för mätning av våglängden eller frekvensen som används.

Se även Lecher-linjen .

Reflektion i akustik

Typer av reflektioner

I akustik , vi menar ljudreflektion , dvs den reflektionen av ljud . Platta, reverberant, icke-absorberande ytor reflekterar ljudvågorna bra. Ekouppfattningströskeln spelar en viktig roll för att känna igen dessa ljudreflektioner . Beroende på arrangemanget och antalet reflekterande ytor och den typ av ljudförstärkning , den varierar hörselintryck :

• Ekon (bergytan på större avstånd)
• Fladdrar eko (två parallella reflekterande väggar)
• Efterklang (stora rum med hårda väggar, som i kyrkor)
• hög rumlighet (akustisk känsla av rymd i konserthus)
• torrt ljud (i rum med lite reflekterande ytor)

Direkt ljud , tidiga reflektioner och efterklang

Följande är viktiga för det akustiska intrycket:

• Andel direkt ljud i den totala ljudnivån
• Tidsfördröjning och riktning av tidiga reflektioner , liksom deras bidrag till den totala ljudnivån
• Driftsättningsfördröjning och rumslig fördelning av efterklangen, liksom dess andel av den totala ljudnivån och dess temporala förlopp ( efterklangstid )

Rumakustisk design

När det gäller rum, beroende på användning, är olika rumsakustiska egenskaper och därmed olika väggers reflektionsbeteende meningsfullt:

• Upp till en viss gräns, anekoiska rum i inspelningsstudior (dvs inga anekoiska rum), så att inspelningsrummets akustiska karaktär har så liten påverkan som möjligt på inspelningen.
• Rum med måttligt reflekterande väggar för klassrum. Å ena sidan bör lärarens röst stödjas av tidiga reflektioner på upp till 15 ms, å andra sidan bör talförståelsen inte minskas av för starka senreflektioner och för lång efterklangstider. Den gynnsamma efterklangstiden för normala hörselpersoner enligt DIN  18041 "Hörbarhet i små till medelstora rum" är mellan 0,3 och 0,8 sekunder, beroende på rummets volym. I klassrum med en volym på 125 till 250 m³ är en efterklangstid på 0,4 till 0,6 sekunder optimal. För hörselskadade bör efterklangstider på cirka 0,3 sekunder riktas mot.
• Rum med mycket reflekterande väggar och en balans mellan direkt ljud, tidiga reflektioner och efterklang för konserthus. Målet här är att uppnå en så "rumslig" musikupplevelse som möjligt genom tidiga väggreflektioner som faller i sidled på öronen. En hög grad av diffusion , dvs ljudets spridning, är också viktig. En gynnsam efterklangstid är 1,5 till 2 sekunder.

En mycket speciell betydelse vid detektering av rumslig rymd har det initiala tidsgapet ( ITDG ).

Förhållandet mellan reflektion, absorption, överföring

Följande variabler spelar en roll i ljudreflektioner:

• Den grad av Ijudreflektion eller är ett mått på den reflekterade ljudintensiteten .${\ displaystyle \ rho}$${\ displaystyle R}$
• Den grad av Ijudabsorption eller är ett mått på den absorberade ljudintensiteten.${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle A}$
• Den grad av ljudöverföring eller är ett mått på ljudintensiteten som är släpper igenom.${\ displaystyle \ tau}$${\ displaystyle T}$
• Den grad av ljudavledning eller är ett mått på "förlorade" ljudintensitet.${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle D}$

När den träffar gränsytorna reflekteras den inkommande ljudintensiteten antingen på gränsytan eller absorberas av gränsytan. Det är därför sant

${\ displaystyle \ rho + \ alpha = 1.}$

Den absorberade delen av ljudintensiteten släpps antingen igenom (överförs) av gränsytan eller omvandlas till värme (försvinner) i materialet på gränsytan. Det är därför sant

${\ displaystyle \ alpha = \ tau + \ delta.}$

Således gäller totalt sett

${\ displaystyle \ rho + \ tau + \ delta = 1.}$

I akustiken tillhör följande ord störd ljudutbredning

• Ljudabsorption
• Ljudreflektion
• Ljudöverföring
• Ljudförlust .

Reflektion av vattenvågor

Delvis clapotis

Vid progressiva vattenvågor reflekterar vågor att kasta tillbaka en del av sin energi på en struktur ( vågbrytare , vall ) eller på platser där den naturliga havsbottens konfiguration förändras (stark). Samtidigt skickas en annan del av vågens energi vidare och den återstående delen försvinner och absorberas av processerna för vågbrytning , vätske- och markfriktion, jämför vågtransformation , vågabsorption .

Följaktligen lyder lagen om energibesparing:

${\ displaystyle E _ {\ mathrm {i}} = E _ {\ mathrm {t}} + E _ {\ mathrm {r}} + E _ {\ mathrm {a}}}$

I det betyder det

• ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {i}}}$ = Energin hos de närmande vågorna
• ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {t}}}$ = Energi hos de överförda vågorna (genom strukturen)
• ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {r}}}$ = Energin hos vågorna som reflekteras på strukturen
• ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {a}}}$ = Energiförlust på grund av vågabsorption.

Om energikomponenterna nämnts , , var och en i förhållandet till energin hos inkommande vågor ställa sådana värden som burktransmissionskoefficient , reflektionskoefficienten och absorptionskoefficienten ges. I allmänhet är reflektionskoefficienten . Endast i det teoretiska fallet med perfekt reflektion (när det finns en perfekt clapotis ) är . Endast här är påståendet att ett fashopp inte förekommer i reflektionen på en idealiskt slät vertikal vägg . I synnerhet med delvis reflektion på branta, jämna bankvallar kan fashoppet vara runt 180 °, se intilliggande bild. ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {t}}}$${\ displaystyle E _ {\ mathrm {r}}}$${\ displaystyle E _ {\ mathrm {a}}}$${\ displaystyle E _ {\ mathrm {i}}}$${\ displaystyle C _ {\ mathrm {r}} = E _ {\ mathrm {r}} / E _ {\ mathrm {i}} <1}$${\ displaystyle C _ {\ mathrm {r}} = E _ {\ mathrm {r}} / E _ {\ mathrm {i}} = 1}$

Eftersom vågens energi till kvadratvåghöjden är proportionell mot reflektionskoefficienten kan också vara enklare eftersom kvoten för höjden på den reflekterade vågen och höjden på den kommande vågen skrivs . ${\ displaystyle H _ {\ mathrm {r}}}$${\ displaystyle H_ {i}}$${\ displaystyle C _ {\ mathrm {r}} = H _ {\ mathrm {r}} / H _ {\ mathrm {i}}}$

Reflektion genom en attraktiv potential

I klassisk mekanik kan en reflektion bara äga rum i en dimension med en motbjudande potential . I kvantmekanikens sammanhang är dock reflektion vid en attraktiv potential också möjlig. Denna motsägelsefulla syn kallas kvantreflektion .

webb-länkar

optik

• Stråloptik och reflektion Förklaring av reflektion av ljusstrålar på plana speglar, konkava speglar och böjda speglar. Patrick Wagner, besökt 14 oktober 2007 . 
• Animering av spridning - reflektion på ytor. Dieter Welz, nås den 14 oktober 2007 . 
• Reflektion och refraktion av ljus - animationer. Michael Komma, besökt 14 oktober 2007 . 

Akustik

• Tidiga reflektioner på mindre än 15 ms är inte önskvärda för stereoinspelningar (PDF-fil; 36 kB)
• H. Redlich och M. Fouqé: Om rumslig information i stereofoni - applikationsexempel för reflektioner (PDF-fil; 384 kB)
• Betydelsen av reflektion i rumsakustik
• Betydelsen av diffus reflektion (spridning) i rumsakustik

Individuella bevis

1. ↑ Eugene Hecht: Optik . Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2005, ISBN 3-486-27359-0 , s. 168 ff . 
2. ↑ Dieter Suter: Elektronik. (PDF; 3,8 MB) (Inte längre tillgänglig online.) Arkiverad från originalet den 4 juli 2017 ; nås den 1 maj 2017 .