Rückstreuung

Rückstreuung bezeichnet die Streuung elektromagnetischer Strahlung oder akustischer Wellen in die Richtung des einfallenden Strahls, also entgegen dem ursprünglichen Weg. Sie kann elastisch erfolgen, bei der die Wellenlänge erhalten bleibt, oder inelastisch, etwa durch Raman- oder Compton-Streuung bei entsprechenden Bedingungen.

In der Optik hängt die Form der Rückstreuung stark von der Oberflächenbeschaffenheit ab. Glatte Flächen erzeugen oft eine dominante spiegelnde (spekulare) Rückstreuung in der Spiegelrichtung, während raue oder unregelmäßige Oberflächen überwiegend diffuse Rückstreuung liefern. In Medien mit Streuungsteilchen, etwa Nebel, Staub oder Trübung, entsteht Rückstreuung durch Partikelstreuung; hier hängt die Verteilung stark von Partikelgröße, Wellenlänge und Dichte ab (Rayleigh- oder Mie-Streuung). Bei hohen Energien können auch inelastische Prozesse relevant sein.

Die Richtungsverteilung der Rückstreuung wird oft durch die Bidirektionale Streuungsmatrix (BRDF) beschrieben. In der Fernerkundung und in der Radar- bzw. LiDAR-Technik wird der Rückstreuanteil als Backscatter-Koeffizient bezeichnet, häufig als Sigma0 angegeben.

Anwendungen und Bedeutung liegen in der Diagnose und Auswertung von Oberflächenstrukturen und Atmosphären: Radar- und LiDAR-Messungen nutzen Rückstreuung zur Bestimmung von Geländeformen und Atmosphärenparametern; in der Ozean- bzw. Unterwasserakustik dient sie der Abbildung von Strukturen; in der medizinischen Ultraschallbildgebung liefert die Rückstreuung die Bildkontraste. Herausforderungen ergeben sich durch Mehrfachstreuung, Absorption und komplexe Materialien.