Reflexion bezeichnet die teilweise oder vollständige Zurückwerfung elektromagnetischer Strahlung an Grenzflächen zwischen Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex. In den Werkstoffwissenschaften ist sie zentral für optische Charakterisierung, Energieumwandlung und Oberflächendesign.

Im einfachsten Fall wird zwischen spiegelnder Reflexion (gerichtete Rückstreuung gemäß Reflexionsgesetz) und diffuser Reflexion (streuende Rückstreuung an rauen oder heterogenen Oberflächen) unterschieden. Technische Oberflächen zeigen meist eine Kombination beider Anteile, die durch Rauheit, Korngröße, Phasenverteilung und Dünnschichtsysteme bestimmt wird.

Die Fresnel-Gleichungen beschreiben den reflexionsbedingten Amplituden- und Intensitätsanteil in Abhängigkeit von Einfallswinkel, Polarisation sowie komplexem Brechungsindex n + ik. Für Metalle dominiert der Imaginärteil k, was zu hoher Reflexion im sichtbaren und infraroten Bereich führt; dielektrische Schichten erlauben dagegen gezielte Reflexionsmodulation durch Interferenzeffekte (z.B. Antireflex- oder Hochreflexschichten).

Totalreflexion tritt auf, wenn Licht vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium unter einem Winkel größer als dem Grenzwinkel einfällt. Sie wird in Wellenleitern, Fasern und sensorischen Konzepten genutzt und ist gleichzeitig eine empfindliche Sonde für Grenzflächenmodifikationen (z.B. durch oberflächennahe Plasmonen).

In der angewandten Forschung umfasst der Begriff Reflexionsmodulation alle Strategien, die spektrale, polarisationsabhängige oder winkelabhängige Reflexion aktiv oder passiv verändern, etwa durch elektrochrome Materialien, Phasenwechselwerkstoffe oder nanostrukturierte Oberflächen. Präzise Reflexionsmessungen (z.B. Spektralreflektometrie, Ellipsometrie) liefern dabei Schlüsselparameter für Schichtdicken, optische Konstanten und Defekte.