Einfallswinkel
Englisch: angle of incidence
Winkel, den eine Gerade oder ein Lichtstrahl mit der Normalen zur Oberfläche am Auftreffpunkt bildet.
Einfallswinkel: wie weit senkrecht Licht auf eine Oberfläche trifft
Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen einem eingehenden Strahl und der Normalen, einer imaginären Linie senkrecht zur Oberfläche an der Stelle, wo der Strahl auftrifft. Wenn Licht genau senkrecht auf die Oberfläche trifft, beträgt der Einfallswinkel 0 Grad. Wenn es die Oberfläche in flachem Winkel streift, nähert sich der Winkel 90 Grad an. Die Normale ist wichtig, weil sie einen absoluten Referenzpunkt bietet, unabhängig von der räumlichen Ausrichtung der Oberfläche.
Dieser Winkel bestimmt, ob Licht reflektiert, gebrochen oder zerstreut wird. Bei einfacher Reflexion von einem Spiegel oder poliertem Metall ist der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel, beide gemessen von derselben Normalen. Bei der Brechung, wenn Licht in Glas oder Wasser eindringt, nutzt das Snelliussche Brechungsgesetz den Einfallswinkel, um vorherzusagen, wie stark sich das Licht krümmt. Je größer der Einfallswinkel, desto stärker die Krümmung, bis zu einem kritischen Winkel, bei dem Totalreflexion auftritt und Licht überhaupt nicht mehr durchdringt.
Optiker und Ingenieure achten auf den Einfallswinkel, weil er beeinflusst, wie viel Licht tatsächlich ein optisches System durchdringt und in welche Richtung. Linsenbeschichtungen sind beispielsweise für bestimmte Einfallswinkel konzipiert, typischerweise zwischen 0 und 45 Grad. Bei steileren Winkeln verlieren Antireflexbeschichtungen ihre Wirksamkeit und das reflektierte Licht nimmt zu. Kameraobjektive, Mikroskopziele und Laseroptik rechnen alle mit bestimmten Bereichen des Einfallswinkels, um ihre Leistungsspezifikationen zu erfüllen.
Der Begriff stammt aus dem Lateinischen incidere, was fallen oder treffen bedeutet. Der Winkel wird immer von der Normalen aus gemessen, nicht von der Oberfläche selbst, ein wichtiger Unterschied, der Anfänger verwirrt. Oberflächenrauheit spielt auch eine Rolle: auf einer rauen oder strukturierten Oberfläche hat jede Mikrofacette ihre eigene lokale Normale, sodass Licht, das unter einem Einfallswinkel auftrifft, verschiedene Facetten unter verschiedenen Winkeln treffen kann und diffuse Streuung statt sauberer Reflexion verursacht.