Reflexion von Wellen und Reflexionsgesetz

Wellen breiten sich auf einem homogenen Wellenträger geradlinig aus. Stossen sie jedoch auf ein Hindernis, dann kommt es zur Reflexion. Wie diese Reflexion abläuft und welche Gesetzmässigkeiten gelten, erfährst Du hier in dieser Zusammenfassung.

Partielle Reflexion

Breitet sich eine Welle durch zwei unterschiedliche Medien aus, so wird an der Grenzfläche ein Teil der Welle reflektiert, der andere Teil läuft weiter. Hier hängt es davon ab, wie hoch die spezifische Ausbreitungsgeschwindigkeit im jeweiligen Medium ist. Erhöht sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit, so wird die Welle im neuen Medium lediglich ein wenig breiter und ein kleiner Teil wird reflektiert. Sinkt sie jedoch, dann wird die Welle schmaler und zudem kommt es bei der reflektierten Welle zu einem Phasensprung von $\pi$ . Das bedeutet, läuft ein Wellenberg auf die Grenzfläche zu, so wird ein Wellental reflektiert.

Gleiches geschieht auch am Ende eines Oszillators beziehungsweise eines Wellenträgers. Beispielsweise am Ende einer Feder kommt es zur Reflexion. Hierbei ist es entscheidend, wie das letzte Stück des Trägers aussieht. Ist es ein festes Ende, sprich der letzte Oszillator ist fest, so kommt es ebenfalls zu einem Phasensprung von $\pi$ . An einem losen Ende gibt es eine Reflexion ohne Phasensprung. Bei beiden Fällen bleibt die Amplitude unverändert.

Reflexionsgesetz

Die Reflexion zwei- oder dreidimensionaler Wellen funktioniert analog zur Reflexion aus der geometrischen Optik. Es gilt Einfalls- gleich Ausfallswinkel. Mit dem Huygens'schen Prinzip lässt sich das sehr gut erklären. Die Wellennormalen, sprich die Normalen auf der Wellenfront, haben vor und nach der Reflexion den gleichen Winkel zum Lot. Dies erkennst Du auch hier auf dem Bild, auf welchem die Normalen eingezeichnet sind.

Physik; Wellen; 1. Gymi; Reflexion von Wellen und Reflexionsgesetz — Reflexion von Wellennormalen

Merke:

Übergang von Medium 1 in Medium 2, wobei $c_1 < c_2$	kein Phasensprung und Teilreflexion mit Richtungswechsel, nicht reflektierter Teil durchläuft den Übergang ohne Änderung der Amplitude und wird nur etwas schmaler
Übergang von Medium 1 in Medium 2, wobei $c_1>c_2$	Phasensprung um $\pi$ und Richtungswechsel für den reflektierten Teil der Welle, restlicher Teil durchläuft den Übergang ohne Änderung der Amplitude und wird nur etwas schmaler
Reflexion mit festem Ende	Phasensprung um $\pi$ und Richtungswechsel
Reflexion mit losem Ende	Kein Phasensprung, nur Richtungswechsel
Reflexion von zwei- und dreidimensionalen Wellen an Oberflächen	Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel bei den Wellennormalen

$c_1$ ist dabei die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Medium 1 und $c_2$ die in Medium 2.