100%ige Reflektion einer Strahlung möglich?
Moin, die Frage ist aus reinem Interesse und ohne Nutzen.
Ist es physikalisch möglich, dass ein Stoff eine Strahlung (aus mindestens einem kleinen Teil des Spektrums Elektromagnetischer Strahlung) zu 100 Prozent Reflektiert?
Also quasi ein Spiegel der sich nicht aufheizt weil er jegliche Strahlung reflektiert
2 Antworten
Das wäre ein Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz.
https://de.wikipedia.org/wiki/Reflexion_(Physik)
In der Regel wird bei der Reflexion nur ein Teil der Energie der einfallenden Welle reflektiert, man spricht in diesem Zusammenhang auch von partieller Reflexion (teilweiser Reflexion). Der restliche Anteil der Welle breitet sich im zweiten Medium weiter aus (= Transmission), durch den geänderten Wellenwiderstand erfährt die Welle dabei eine Richtungs- (vgl. Brechung) und Geschwindigkeitsänderung.
...
Ein Spezialfall der Reflexion ist die Totalreflexion, bei der die Welle beim Einfall auf ein Medium mit niedrigerem Wellenwiderstand vollständig an der Grenzfläche reflektiert wird. Genau betrachtet tritt dies nur bei ideal transparenten Medien auf.
https://de.wikipedia.org/wiki/Reflexionsgrad
Bei der Reflexion einer Welle treten auch immer Energieverluste der reflektierten gegenüber der einfallenden Welle in Form von Absorption und Transmission auf.
Also sind diese Medien nur theoretisch
ja.
oder sind diese Medien praktisch möglich herstellbar?
Nein. Eine Reflexion ist immer eine Wechselwirkung von Photonen mit einem Medium, daran ändert auch die "Totalreflexion" nichts. Und diese Wechselwirkung ist verlustbehaftet. Die Totalreflexion wird lediglich so bezeichnet weil der Energieverlust äußerst gering ist. Er ist aber meßbar.
Ja. Nennt sich Totalreflexion.
(Wird z. B. bei Prismen in Prismenferngläsern und in Glasfaserleitungen genutzt.)
Die Probleme hat man beim Ein- und Auskoppeln der Strahlung in das und aus dem optisch dichteren Medium.
Bist du dir sicher dass es bei Totalreflexion nicht doch einen (sehr sehr geringen) Energieverlust gibt? Denn das "ideal transparente" Medium das für eine echte Totalreflexion erforderlich wäre hat man in der Realität ja nicht.
Das wären dann Leitungsverluste, aber keine Reflexionsverluste.
Aber wenn Totalreflexion prinzipiell nicht funktioniert, dann deshalb, weil die Welle jenseits der Grenzfläche nicht komplett verschwindet, sondern nur exponentiell abnimmt - sobald wir jenseits der Grenzfläche irgendwo ein optisch genügend dichtes Material haben, wird ein Teil der Strahlung dort wieder auftauchen (siehe auch "frustrierte Totalreflexion").
Ganz ohne Leitungsverluste geht es auch bei einem idealen Einkristall nur am absoluten Nullpunkt. Sonst hat man immer Streuung.
Immerhin sind die Materialien für "Glas-"Fasern im Vergleich zu Fensterglas so durchsichtig wie Fensterglas im Vergleich zu Beton, oder noch durchsichtiger.
Also ist der Energieverlust von Glasfaserkabeln immer gleich, egal wie lang die Kabel sind, solange es nur einen Ein- und einen Ausgang gibt?
Leider nein - es gibt zu viele Stellen, an denen Verluste auftreten können: https://de.wikibooks.org/wiki/Computerhardware:_Netzwerk:_Kabel:_Glasfaser:_D%C3%A4mpfung
Wenn man Einkristalle an Ort und Stelle züchten würde, könnte man die Verluste durch Unreinheiten zwar auf nahezu Null drücken, aber das wäre so teuer, dass es sich unter keinen Umständen lohnt. Und die Anordnung darf nie auch nur im Kleinsten erschüttert werden. Dann eher alle paar hundert Kilometer einen Verstärker einbauen.
Es gäbe noch einen Mechanismus: supraleitende Oberflächen. Da darf dann nur das Feld nicht so stark sein, dass die Supraleitung zusammenbricht. (Und wir haben nur noch Streuung und Verluste in Luft.)
Am Anfang hast du gesagt es geht nicht weil es der Energieerhaltung widerspricht, aber weiter unten steht im spezialfall mit besonders ideal transparenten Medien geht es. Also sind diese Medien nur theoretisch und es kann sie in Wirklichkeit nicht geben oder sind diese Medien praktisch möglich herstellbar?