Ergänzung 1.8: Lambert-Strahler, Kosinus-Strahler      (2/4)

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Kunststoffe

Viele Kunststoffe zeigen eine Kosinus-Charakteristik, sofern sie optisch dicht sind und die Oberfläche matt ist, d.h. keine Glanzeffekte zeigt. Beispiele sind weißes Polyethylen (PE), weißes Polyvinylchlorid (PVC) und weiß satiniertes Plexiglas (PMMA), auch Schaumstoffe wie z.B. Styropor. Farbige Kunststoffe können bei Wellenlängen, bei denen sie nicht absorbieren, ebenfalls Kosinus-Streuer sein.

In der physikalischen Optik wird Teflon (PTFE) in chemisch reiner Form unter dem Namen Spectralon^® als Kosinus-Reflektor genutzt. Das Polymer besteht aus porösen Molekülketten, die nahe der Oberfläche zu vielfachen Reflexionen führen, weshalb das Licht diffus zurückgestreut wird. Das Reflexionsvermögen ist >99% für Wellenlängen von 400 bis 1500 nm und >95% von 250 bis 2500 nm. Daher wird Spectralon^® als weißer Reflexionsstandard beispielsweise bei der Farbanalyse von Lacken genutzt.

Nutzung chemisch reinen Teflons in Laboratorien, zum Beispiel zur kontaminationsfreien Aufnahme von Produktproben (oben) oder als Folien für technische Abdichtungen.
Quelle: Wikimedia Commons, Autor: Cjp24.

Weiße Wände, weiße Glasscheiben

Die Strahlstärke eines Kosinus-Strahlers oder Kosinus-Streuers nimmt, wie auf der vorherigen Seite festgestellt, entsprechend des Kosinus mit zunehmendem Betrachtungswinkel ab. Wie ist es zu erklären, dass eine weiße Wand bei schräger Ansicht gleich hell wie bei senkrechter Betrachtung erscheint? Auch eine Mattglasscheibe ändert offensichtlich nicht ihre Helligkeit mit verändertem Betrachtungswinkel.

Mattglas wird von unten gleichmäßig beleuchtet. Es wird senkrecht sowie unter dem Winkel ϑ betrachtet. In beiden Fällen ist der Raum­winkel gleich Ω und die Entfernung zur Scheibe gleich R.

Die unter dem Raumwinkel Ω gesehene Fläche auf der Scheibe sei bei senkrechter Betrachtung gleich a (dunkelblaue Kreisfläche). Dann ist diese Fläche unter dem Winkel ϑ gesehen vergrößert: a/cos ϑ (rote Ellipsenfläche). Für einen Kosinus-Strahler ist andererseits die von der Scheibe ausgehende Strahlstärke unter dem Winkel ϑ um den Faktor cos ϑ kleiner als bei senkrechter Betrachtung. Beide Effekte heben sich gegenseitig auf.