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.

αα′Loteinfallender Strahlreflektierter StrahlSpiegel
Einfallswinkel α und Reflexionswinkel α′ sind gleich groß.

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

1. Ein Lichtstrahl trifft mit einem Einfallswinkel von 35° auf einen Spiegel. Wie groß ist der Reflexionswinkel?
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Richtig: 35°. Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel.

2. Warum siehst Du in einem Blatt Papier kein Spiegelbild?
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Richtig: Die raue Oberfläche streut das Licht in alle Richtungen. Diffuse Reflexion: Jede Unebenheit hat ein anderes Lot, die Strahlen laufen auseinander.

3. Du stehst 2 m vor einem Spiegel. Wie weit ist Dein Spiegelbild von Dir entfernt?
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Richtig: 4 m. Das Bild liegt 2 m hinter dem Spiegel, also insgesamt 4 m von Dir entfernt.

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