Reflexion und Reflexionsgesetz
Im Badezimmerspiegel siehst Du Dein Spiegelbild, auf einem ruhigen See die Berge auf dem Kopf. Beides entsteht durch Reflexion: Licht wird an einer glatten Fläche nach einer ganz einfachen Regel zurückgeworfen.
Das Reflexionsgesetz
Um die Winkel genau zu messen, zeichnet man am Auftreffpunkt das Lot ein – eine Linie senkrecht zur Spiegelfläche. Die Winkel werden immer zwischen Strahl und Lot gemessen, nicht zwischen Strahl und Spiegel.
Reflexionsgesetz
Der Einfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel: α = α′. Einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene.
Weil das Gesetz in beide Richtungen gilt, ist der Lichtweg umkehrbar: Wenn Du jemanden im Spiegel siehst, kann er auch Dich sehen.
Gerichtete und diffuse Reflexion
- Gerichtete Reflexion: An glatten Flächen (Spiegel, poliertes Metall, ruhiges Wasser) werden parallele Strahlen parallel zurückgeworfen. Man sieht ein Spiegelbild.
- Diffuse Reflexion (Streuung): An rauen Flächen (Papier, Wand, Stoff) hat jede winzige Unebenheit ein anderes Lot. Das Licht wird in alle Richtungen verteilt. Man sieht die Fläche selbst, aber kein Spiegelbild – dafür von überall.
Das Spiegelbild im ebenen Spiegel
Das Spiegelbild scheint hinter dem Spiegel zu liegen. Dort ist natürlich nichts – das Auge verlängert die reflektierten Strahlen geradlinig nach hinten. Man nennt es ein scheinbares (virtuelles) Bild; man kann es nicht auf einem Schirm auffangen.
- Das Bild ist genauso groß wie der Gegenstand.
- Es liegt genauso weit hinter dem Spiegel wie der Gegenstand davor.
- Es ist seitenverkehrt (genauer: vorne und hinten vertauscht) – deshalb steht „AMBULANZ“ auf Rettungswagen spiegelverkehrt.
Beispiel: Wie groß muss ein Spiegel sein?
Um Dich ganz von Kopf bis Fuß zu sehen, braucht ein senkrechter Spiegel nur halb so hoch zu sein wie Du – egal wie weit Du entfernt stehst. Die Strahlen von Kopf und Füßen treffen den Spiegel jeweils auf halber Höhe zwischen Auge und Kopf bzw. Auge und Füßen.
Anwendungen
- Periskop: zwei um 45° geneigte Spiegel – im U-Boot oder als Spielzeug, um über Mauern zu sehen.
- Katzenauge / Rückstrahler: Viele kleine Würfelecken werfen Licht genau dorthin zurück, wo es herkam.
- Gewölbte Spiegel: Ein nach außen gewölbter Verkehrsspiegel zeigt einen großen Bereich (verkleinert), ein Hohlspiegel bündelt Licht – im Scheinwerfer oder Spiegelteleskop.
Typischer Fehler
Den Winkel zur Spiegelfläche messen statt zum Lot. Trifft ein Strahl unter 30° zur Spiegelfläche auf, ist der Einfallswinkel 90° − 30° = 60°.
Teste Dich selbst
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