Spiegelung und diffuse Reflexion

Zauberklaus · Anmeldungsdatum: 20.05.2014 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hallo,

zu erst einmal, ich habe kaum Ahnung von Physik, und ich bin lediglich an dem Thema interessiert weil ich Illustrator bin und gewisse Sachen die mit Licht zutun haben besser verstehen will, deswegen würde ich mich über eine einigermaßen Laien-freundliche Antwort freuen smile

Ich brauche hilfe folgendes zu verstehen: Wenn Licht auf ein Material wie bspw. Holz trifft, dann wird das Licht diffus reflektiert, also in alle Richtungen gestreut. Es wird aber auch die Lichtquelle reflektiert, dies dürfte bei Holz, je nach Beschaffenheit der Oberfläche und einfallswinkel nur eine minimale Reflektion sein. Bei Plastik ist diese stärker ausgeprägt. Soviel zum vorwissen.

Aber wie muss man sich diese 2 Prozesse vorstellen - Diffus und Spiegelung? Bei stark reflektierenden Oberflächen wird ziemlich viel Licht aus der Umgebung einfach reflektiert, aber trotzdem kann es auch eine starke diffuse Reflektion geben. Wenn also schon sehr viel Licht einfach zurück reflektiert wird, dürfte doch eigtl. nur weniger Licht für die diffuse Reflektion zur Verfügung stehen, oder wie muss ich mir das vorstellen?

Meine Ideen:
Als eigenen Lösungsansatz hatte ich mir überlegt dass man sich das Material in 2 Schichten vorstellen muss, eine obere Schicht, die je nach Reflektions-Art ausgeprägt ist, und dann der Material-Kern der Diffus reflektiert. Bei stark reflektierenden Materialien wird das meiste Licht schon von der oberen Schicht reflektiert. Ein wenig Licht dringt durch und wird diffus reflektiert..

Es geht hier mehr um eine Gedankenkrücke die auf einer Tatsache basiert, auch wenns vllt vereinfacht oder abstrakt ist.

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Hi Zauberklaus smile

Wenn ein Photon reflektiert wird, ändert sich dessen Richtungsvektor, sodass Einfallswinkel = Ausfallswinkel.
Das heißt, der Weg, den das Licht genommen hat, ist umkehrbar.
Bei der (diffusen) Streuung haben die Photonen so viele (statistisch verteilte) Richtungsänderungen hinter sich, dass du nicht mehr sagen kannst, woher sie ursprünglich kamen.
Das sind also zwei unterschiedliche Sachverhalte.

Ein glänzender Körper mit hoher Reflexion wirft das Licht schnell zurück, die Eindringtiefe ist gering.
Ein eher schwarzer Körper kann immer noch Lichtteilchen ablenken, aber es geschehen viele Streuprozesse. Nach genügend Streuprozessen verlierst du die Information über die ursprüngliche Ausbreitungsrichtung des Lichtes, das Licht ist jetzt diffus gestreut.
Der Reflexionsgrad sowie der Streukoeffizient sind materialabhängig (und schwächer frequenzabhängig, also abhängig von der Farbe des Lichtes);
Naturholz hat einen höheren Streukoeffzient und reflektiert eher wenig Licht direkt, während das bei Plastik schon anders ist und bei einem Spiegel überwiegt natürlich die Reflektion.

Wenn der Körper aus einem einzigen Material (mit einem Brechungsindex) besteht, brauchst du aber erstmal nur eine einzige Schicht.

In den meisten Illustrationen, Computerspielen und so weiter wird Ray-Tracing verwendet. Das heißt, man berechnet geometrisch und statistisch verteilt alle Lichtwege, die das Licht nehmen kann und verwirft komplizierte Effekte wie Interferenz (dafür braucht man schwierigere Gleichungen). Das Ergebnis sieht dann schon überzeugend aus:

http://blogs.msdn.com/blogfiles/lukeh/WindowsLiveWriter/RayTracerinC3.0_1388A/Spheres11.png

Ich hoffe, das hilft dir als Übersicht weiter smile

Zauberklaus · Anmeldungsdatum: 20.05.2014 Beiträge: 3

auch wenn sehr spät: tausend dank! das war sehr hilfreich und verständlich! Prost