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Lexikon der Optik: Reflexionsspektroskopie

Reflexionsspektroskopie, Methode zur Untersuchung des Reflexionsspektrums, d.h. zur Messung der spektralen Zusammensetzung der von einer Oberfläche reflektierten Strahlung, im Vergleich mit der einfallenden Primärstrahlung, und der Winkelverteilung der Strahlungsleistung. Es gibt zwei Grenzfälle, die reguläre Reflexion an einer ideal ebenen Oberfläche und die diffuse Reflexion an einer ideal matten Oberfläche. In der Praxis treten alle möglichen Übergänge zwischen ihnen auf. Entsprechend diesen Grenzfällen gibt es zwei unterschiedliche Verfahren der R.: 1) Aus der gemessenen regulären Reflexion werden der Brechungsindex und der Absorptionsindex des untersuchten Stoffes mittels der Fresnelschen Formeln in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes ermittelt. 2) Bei dem Verfahren der diffusen Reflexion wird die Gültigkeit des Lambertschen Kosinusgesetzes für die reflektierte Strahlungsleistung vorausgesetzt. Für das Zustandekommen dieser isotropen Strahlung gibt es zwei Modelle: Sind die Durchmesser der reflektierenden Teilchen größer als die Wellenlänge, wird die Strahlung durch reguläre Reflexion an unter allen möglichen Winkeln zur makroskopischen Oberfläche geneigten Elementarspiegeln, z.B. Kristallflächen, reflektiert. Bei Teilchendurchmessern kleiner als die Wellenlänge tritt Streuung auf.

Die R. stellt im besonderen eine wertvolle Ergänzung der Absorptionsspektroskopie dar, indem sie solche Spektralbereiche zu untersuchen gestattet, in denen die Substanz sehr stark absorbiert und demzufolge sehr gut reflektiert (Reflexion). Solche Verhältnisse liegen bei Metallen vor, außerdem bei Kristallen mit typischer Ionenbindung, z.B. Halogeniden der Alkalimetalle, in ausgewählten, engen Spektralbereichen im IR-Gebiet (Reststrahlmethode).

In der Frequenzabhängigkeit des Reflexionsgrades werden die Resonanzfrequenzen (meist Schwingungsfrequenzen) des Materials erkennbar, denn der Reflexionsgrad hängt vom Brechungsindex sowie vom Absorptionsindex ab, deren Frequenzabhängigkeit wesentlich durch die Lage der Resonanzfrequenzen bestimmt wird (Dispersionsformel).

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