Reflexion

Elektromagnetische Strahlung muss Objekte nicht unbedingt durchdringen oder von ihnen absorbiert werden, sie kann an ihnen auch reflektiert werden. Die Reflexion ist von mehreren Parametern abhängig, von der Oberfläche der Objekte und deren Lage in bezug auf die einfallende Strahlung, von den spektralen Merkmalen (Farbe im sichtbaren Bereich) der Objekte sowie von der Art der Beleuchtung, ob sich ein Objekt innerhalb direkter Bestrahlung oder ob es sich im Schatten befindet. Generell gilt, die reflektierte Strahlungsenergie ist gleich der einfallenden Strahlungsenergie minus der Summe der absorbierten und transmittierten Energie. 

gerichtete und diffuse Reflexion an der Geländeoberfläche

Je nach Richtungsverteilung der reflektierten Strahlung wird zwischen gerichteter und diffuser Reflexion unterschieden. Gerichtete Reflexion tritt dabei immer an glatten Oberflächen auf. Wird ein Stoff allerdings von Strahlung durchdrungen und trifft diese in ihm auf eingeschlossene Partikel, so tritt an diesen, wie auch an rauen Oberflächen, eine diffuse Reflexion auf.
Die Abbildungen 2-4 und 2-5 verdeutlichen die verschiedenen Reflexionsarten 

Abb. 2-4: gerichtete Reflexion (aus Kraus, 1988)	Abb. 2-5: diffuse Reflexion (aus Kraus, 1988)

Ob eine Oberfläche für eine Strahlung als rau anzusehen ist oder nicht, hängt von der Wellenlänge und dem Einfallswinkel der Strahlung ab. Für sichtbares Licht kann von allen natürlichen Oberflächen nur eine Wasseroberfläche als glatt bezeichnet werden, wohingegen für Mikrowellen mit ihrer großen Wellenlänge selbst Sand und Schotterflächen spiegelglatt sind . An der normalen Erdoberfläche tritt demzufolge für Lichtwellen stets eine diffuse Reflexion auf.

Die Fernerkundung arbeitet also hauptsächlich mit diffuser Reflexion. Sie wird von den Materialeigenschaften, der oberflächigen und inneren Struktur der reflektierenden Objekte bestimmt.

Die Rückstrahlfähigkeit im sichtbaren Bereich wird als Albedo bezeichnet, wobei Albedo das Verhältnis der reflektierten zur absorbierten Strahlung angibt. Objekte, die alle sichtbare Strahlung reflektieren, erscheinen weiß und haben folglich eine hohe Albedo, während schwarz erscheinende Objekte Strahlung stark absorbieren, also eine niedrige Albedo aufweisen.

Warum sehen wir eigentlich Gegenstände in Farbe, obwohl doch die Gesamtheit des Lichts weiß, d.h. farblos, ist? Licht wird teilweise reflektiert bzw. absorbiert. Der reflektierte und somit sichtbare Teil ist dabei komplementär zum absorbierten Teil. Ein Pflanzenblatt erscheint deshalb grün, weil die Wellenlängen des roten Bereichs absorbiert, die Wellenlängen des grünen Bereichs jedoch reflektiert werden.
Diese Eigenschaften treten nicht nur im sichtbaren, sondern auch im infraroten Bereich auf. Gesunde grüne Pflanzen reflektieren beispielsweise infrarotes Licht, wohingegen bereits erkrankte, aber immer noch grüne, Pflanzen das Infrarot absorbieren. Mit Hilfe von Aufnahmen im Infrarotbereich sind also Vegetationsschäden schon frühzeitig zu erkennen.

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