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Retroreflexion

Als Retroreflexion bezeichnet man die Reflexion, die weitgehend unabhängig von der Ausrichtung des Reflektors großteils in Richtung zurück zur Strahlungsquelle erfolgt.

Diffuse Reflexion erfolgt dagegen nach dem Kosinusgesetz in den gesamten Halbraum.
Gerichtete Reflexion an einem Spiegel ist demgegenüber von dessen Ausrichtung abhängig und folgt dem Reflexionsgesetz.

Funktionsprinzip

Veranschaulichung der Retroreflexion am 90°-Doppelspiegel (im Gegensatz dazu hat ein „Katzenauge“ drei Flächen (Tripelspiegel), an denen das Licht reflektiert wird)

Retroreflektierendes Material bzw. ein Retroreflektor reflektiert Licht immer zur Lichtquelle zurück, unabhängig von der Richtung, aus der der Lichtstrahl kommt.

Befindet sich der Beobachter in der Nähe der Lichtquelle (z. B. in einem Kraftfahrzeug mit eingeschalteten Scheinwerfern), erscheint das angestrahlte Material daher besonders hell. Beobachter abseits der Lichtquelle erkennen die angestrahlte Oberfläche nicht, da zu ihnen ja kein Licht zurückgestrahlt wird. Retroreflektierende Materialien sollten daher bei Sicherheitsanwendungen immer mit diffus reflektierenden Oberflächen kombiniert werden.

Retroreflexion kann durch Tripelspiegel erfolgen. Beispiele sind Radarreflektoren (Winkelreflektoren) an Brücken und Schiffen sowie Messziele für Theodoliten beim Vermessungswesen.

Retroreflektierende Flächen können durch Pigmente aus transparenten Kugeln mit geeignetem Brechzahl erzielt werden. Beispiele hierfür sind Verkehrszeichen, Straßenmarkierungen und Sicherheitswesten sowie Reflektorfolien.

Transparente Platten, die rückseitig eine Oberfläche aus kleinen dreiseitigen Pyramiden in der Form von Tripelspiegeln aufweisen, benötigen keine Verspiegelung, da das Licht totalreflektiert wird. Beispiele hierfür sind Speichen- und Pedalreflektoren.

Beispiele für Retroreflexion

• „Katzenaugen“ sind Flächen-Rückstrahler aus Kunststoff, seltener aus Glas, die rückseitig Mikroprismen tragen, die durch Totalreflexion wie Tripelspiegel funktionieren. Sie werden als Rückstrahler an KFZ und Fahrrädern sowie für Reflexlichtschranken verwendet.
• Eine weitere Art von „Katzenaugen“ verwendet tönnchenförmige Glaskörper, die jedoch rückseitig reflektierend beschichtet sein müssen. Diese „echten“ „Katzenaugen“ arbeiten tatsächlich wie ein Tierauge und finden sich an Gefahrenstellen als Straßenmarkierung. Sie sind hierzu in Metall- oder Kunststoffkörper eingelassen.
• Die Augen insbesondere nachtaktiver Tiere wie Katzen sind retroreflektierend, da deren Netzhaut reflektierend hinterlegt ist. Siehe Tapetum lucidum und Rote-Augen-Effekt
• Reflektorfolien sind mechanisch fexibel und bestehen aus retroreflektierenden Pigmenten (transparente Plastekügelchen), auch Sicherheitskleidung, Verkehrszeichen, KFZ-Nummernschilder, Straßenmarkierungen und sogenannte Perl-Leinwände sind mit diesen Pigmenten ausgestattet.
• Retroreflexion bei Nebel ist unerwünscht, weshalb Nebelscheinwerfer möglichst weit entfernt von der Blickrichtung angeordnet werden.
• Winkelreflektoren (engl. corner reflector) werden als Reflektoren für Mikrowellenstrahlung (RADAR) und Laserstrahlen (LIDAR, Vermessung, Messen der Mondentfernung) eingesetzt und zur genauen Positionsbestimmung von Satelliten.
• Eine Anordnung mit Doppelspiegel erzeugt ein seitenrichtiges Abbild, im Gegensatz zu einem einfachen Spiegel, der durch Vertauschen von vorne und hinten ein spiegelverkehrtes Bild zeigt. Eine Doppelspiegel-Anordnung kann man sehr einfach in fast jedem Haushalt erproben, indem man an einem Badezimmer-Spiegelschrank zwei der Türen so aufklappt, dass die Spiegelflächen exakt unter 90° zueinander stehen.

Wirkung verschiedener Arten von Reflexion

Papier oder Dispersionsfarben reflektieren diffus. Es trifft daher nur ein kleiner Teil des reflektierten Lichtes auf den Beobachter. Solche Objekte sind bei allen Beleuchtungs- und Blickrichtungen sichtbar. Die in Richtung der Lichtquelle zurückgestreute Lichtmenge ist jedoch im Vergleich zu einem Retroreflektor sehr gering.

Plane Spiegel reflektieren in eine Richtung, die dem Reflexionsgesetz folgt. Eine Reflexion zum Betrachter erfolgt nur bei einer einzigen Orientierung, sie ist nur dann etwas heller als diejenige eines Retroreflektors. In allen anderen Fällen erscheind ein angestrahlter Spiegel für den Beobachter sogar dunkler als ein diffuser Reflektor.