Das Reflexionsgesetz

Das Reflexionsgesetz beschreibt, in welche Weise Lichtstrahlen durch eine spiegelnde Fläche reflektiert werden. Der einfallende Lichtstrahl wird dabei ohne sich aufzustreuen perfekt in die nach dem Reflexionsgesetz bestimmte Richtung gespiegelt.

Einfallswinkel und Reflexionswinkel haben den gleichen Betrag.

In der Realität existiert keine ideale spiegelnde Reflexion. Ein Lichtstrahl wird bei einer realen specularen Reflexion oder einer unvollkommenen spiegelnden Reflexion aufgespalten und in verschiedene Richtungen gestreut. Dabei entsteht ein vom Betrachtungswinkel v abhängiger Reflexionskegel. Ein weiteres physikalisches Reflexionsmodell ist die ideale oder vollkommene diffuse Reflexion. Dieses Reflexionsmodell beschreibt die perfekte gleichmäßige Streuung eines einfallenden Lichtstrahls in alle Richtungen mit gleicher Intensität. Die folgenden Abbildungen zeigen die in der 3d-Computergrafik verwendeten Reflexionsphänomene in einer 2d- Ansicht.

Die drei in der Computergrafik verwendeten Reflexionsphänomene:
(a) Ideale spekulare Reflexion
(b) Reale spekulare Reflexion
(c) Ideale diffuse Reflexion
Ideale spekulare Reflexion Bei einer idealen Reflexion wird der einfallende Lichtstrahl ohne Abweichung perfekt in die nach dem Reflexionsgesetz bestimmte Richtung gespiegelt. Eine reale Oberfläche kann eine perfekte Reflexion realisieren.
Reale spekulare Reflexion In der Realität wird ein Lichtstrahl bei einer realen spiegelnden Reflexion aufgespaltet und in verschiedene Richtungen gestreut. In Reflexionsrichtung entsteht ein Reflexionskegel.
Ideale diffuse Reflexion Bei der diffusen Reflexion werden Lichtstrahlen in alle möglichen Richtungen gleich ausgesendet.
Eine ideale diffuse Oberfläche reflektiert das Licht gleichmäßig in alle Richtungen. Eine solche Oberfläche wird in der Regel als matt bezeichnet. Theoretisch wird bei einer perfekten diffusen Oberfläche das Licht gleichmäßig in alle Richtungen zerstreut.
In der Natur kommen jedoch keine perfekten Oberflächen vor, es gibt keine perfekt diffusen oder perfekt spiegelnden Oberflächen.

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