spiegel reflexion
Kann ein spiegel den ganzen licht spektrum reflektieren ( zb funkwellen, mikrowellen, uv, infrarot ...) oder nur das sichtbare licht ??
2 Antworten
Durch die Art der Beschichtung kann man den gewünschten Wellenlängenbereich mit hohem Reflexionsfaktor vorgeben: Metallbeschichtungen reflektieren im sichtbaren Bereich gut (≈ 95 %), versagen aber bei Silber und Gold im UV-Bereich, wie im unten beigefügten Bild zu sehen ist. Dichroitische dielektrische Spiegel (Interferenzspiegel) bestehen aus mehreren transparenten Schichten mit abwechselnd jeweils unterschiedlicher Brechzahl auf einem Glassubstrat. Sie reflektieren nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich sowie in einem begrenzten Einfallswinkel. Man kann sie so aufbauen, dass sie entweder nur in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich sehr gut reflektieren (≈ 99,9 %) oder beispielsweise den gesamten IR-Bereich durchlassen (Kaltlichtspiegel bei Halogenlampen). Als Substrat kommen auch Metalle, Kunststoffe und sogar einkristalline Stoffe zum Einsatz. Kriterien für die Substratwahl sind dessen Bearbeitbarkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient, Preis und – besonders bei hohen Leistungen – die Wärmeleitfähigkeit. Zur Materialbearbeitung mit Kohlendioxidlasern werden oft Ganzmetallspiegel aus Kupfer eingesetzt. Haushaltspiegel und Spiegel an KFZ (Außenspiegel, Scheinwerfer) bestehen aus einer Aluminiumschicht hinter Glas oder auf Kunststoffen. Früher verwendete man für Haushaltspiegel Silberschichten, diese neigten jedoch zum Anlaufen und liefern ein leicht gelbstichiges Bild. Silber- und Goldschichten, aber auch Kupfer sind jedoch für Infrarot gut geeignet. Die Reflexion im Mittleren und Fernen Infrarot korreliert mit der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des verwendeten Metalls. Für Ultraviolett werden Aluminium oder dielektrische Schichten verwendet. Röntgenstrahlung kann nur in einem sehr flachen Winkel zur Oberfläche (Einfallswinkel ≈ 90°) von Metallen reflektiert werden. Ursachen sind die sehr geringe Kohärenzlänge und der Abstand der Atome, der etwa genauso groß ist wie Wellenlänge. Durch den flachen Auftreffwinkel wird der scheinbare Atomabstand verringert. Für gute Abbildungseigenschaften muss ein Spiegel (z. B. in Spiegelreflexkameras, Spiegelgalvanometern und Spiegelteleskopen) im Gegensatz zu Haushaltspiegeln die Spiegelschicht vorn tragen (Oberflächenspiegel). Die Spiegelschicht muss in diesem Fall meist durch eine dünne, möglichst harte transparente Deckschicht vor Oxidation und mechanischer Beschädigung geschützt werden. Als Interferenzspiegel werden oft auch als Spiegel ausgebildete Reflexionsgitter bezeichnet, sie bestehen aus einer mit mikroskopischen Rillen versehenen Spiegelschicht. Sie werden in Spektrometern und Monochromatoren verwendet, um einzelne Wellenlängen zu separieren.
Ein Spiegel ist mit Metall beschichtet. (Heute nimmt man Aluminium, früher war es Silber.)
Metalle reflektieren besonders gut im Infrarotbereich. Vom sichtbaren Bereich ab zu den kürzeren Wellenlängen hin sinkt der Reflexionsgrad. Je nach Metall sinkt er unterschiedlich steil, daher sehen die Metalle etwas unterschiedlich aus. Kupfer und Gold haben daher ihre Farben.
Hier ist ein Diagramm, das den Reflexionsgrad von Aluminium, Silber und Gold im Vergleich zeigt. Im Ultravioletten reflektiert Aluminium noch deutlich besser als beide anderen Metalle. Allerdings geht das Diagramm nur bis 200 nanometer hinunter.
http://de.wikipedia.org/wiki/Reflexionsgrad
Falls Du mehr Zahlenmaterial sehen willst: Im Taschenbuch für Chemiker und Physiker von J. D'Ans und E. Lax (ich hab hier die Ausgabe von 1949) sind eine Reihe von Tabellen mit Reflexionsgraden verschiedener Metalle. Gerade vom Aluminium sind allerdings nur wenige Wellenlängen erfaßt. UV mit weniger als ca 250 nm ist damals anscheinend nicht gemessen worden. Kann sein, daß die Labortechnik dafür fehlte.
Fortsetzung:
Mikrowellen werden von Metallen gut genug reflektiert, um sie mit metallenen Satellitenschüsseln und Radioteleskopspiegeln zu bündeln. Als "Leitungsrohre" für Mikrowellen verwendet man metallene Hohlleiter – sie beruhen ebenfalls auf der Reflexion der Wellen an der Metalloberfläche (und funktionieren im Prinzip ähnlich wie die Glasfaserkabel, in denen das Licht von einer Ummantelung aus anderem Glas mit niedrigerem Brechungsindex gespiegelt wird).
Um Radiowellen zu reflektieren genügt bereits ein Drahtgitter, dessen Maschen klein gegen die Wellenlänge sind. Deshalb braucht man für Radiotelekopschüsseln, die mit Wellenlängen im UKW-Bereich arbeiten, nicht unbedingt geschlossene Metallflächen. (Schön zu sehen auf der Abbildung im Wikipedia-Artikel "Giant Metrewave Radio Telescope").