Die Grundlagen der Spiegelung

Wie wir in einem anderen Kapitel gesehen haben, absorbieren manche Gegenstände einen Teil des sichtbaren Lichts, während der restliche Teil “reflektiert” wird. Welcher “Anteil” des Lichts von dem Gegenstand reflektiert wird, hängt vom Material und Art der Oberfläche des Gegenstandes ab. Wird fast das gesamte, sichtbare Licht, dass auf den Gegenstand einfällt, reflektiert, spricht man im Allgemeinen von einer Spiegelung

Die Spiegelung in der Optik

Trifft Licht auf eine Oberfläche und tritt dort von spiegelnden Oberfläche eine Spiegelung / Reflexion des Lichts an der Oberfläche auf, bezeichnen wir dies als Spiegelung. Hierbei müssen wir zwischen glatten und rauen spiegelnden Oberfläche unterscheiden. Wie wir aus dem Alltag kennen, können wir uns nur an glatten Oberflächen spiegeln. Diese Spiegelung kann beispielsweise an einem Spiegel, einer glatten Wasseroberfläche oder einer Metalloberfläche auftreten.

Wollen wir eine Spiegelung an einer rauen Oberfläche (beispielsweise einem Stein) beobachten, so können wir hier keine Spiegelung “feststellen”. Aus der alltäglichen Erfahrung wissen wir, dass an einer rauen oder stumpfen Oberfläche keine Spiegelung möglich ist. Dies liegt aber nicht daran, dass an einer rauen Oberfläche keine ausreichende Reflexion stattfindet (im Vergleich zu einer glatten Oberfläche). Bei einer rauen Oberfläche wird aber das Licht in alle Richtungen reflektiert bzw. gestreut, während das Licht bei glatten Oberflächen nur in eine bestimmte Richtung reflektiert wird.

Der Spiegel erzeugt dabei eine sogenannte Spiegelwelt, keine Realwelt, die wir ertasten können. Da unser Sehorgan gewöhnt ist, dass Lichtstrahlen gerade verlaufen, erscheint uns im Spiegel eine Spiegelwelt (eine Scheinwelt). Der Gegenstand, den wir im Spiegel sehen und ertasten wollen, befindet sich nicht hinter dem Spiegel, sondern vor dem Spiegel. In Wirklichkeit werden die Lichtstrahlen, die von dem Gegenstand ausgesandt werden, an der Spiegeloberfläche reflektiert bzw. gespiegelt, so dass es aussieht, als käme der Lichtstrahl aus dem Spiegel.

Im Rahmen von Spiegelungen auf spiegelnden Oberflächen (= Spiegel) unterscheidet man nach der Art der Spiegelung zwei Arten, den ebenen Spiegel und den gewölbten Spiegel (beim gewölbten Spiegel unterscheidet man zwischen Hohlspiegel und Wölbspiegel)

Die Spiegelung an einem ebenen Spiegel / Oberfläche

Die einfachste Spiegelung ist die Spiegelung an einer ebenen Oberfläche bzw. ebenen Spiegel. Bei dieser Spiegelung gelten die Gesetzmäßigkeiten des Reflexionsgesetzes. Das bedeutet, dass bei der Reflexion / Spiegelung an einem ebenen Spiegel ein aufrechtes, virtuelles Bild erzeugt wird, das das die gleiche Größe wie der gespiegelte Gegenstand hat. Das Spiegelbild erscheint also senkrecht zur Spiegelebene, wobei das Spiegelbild im gleichen Abstand wie der reale Gegenstand erscheint (sofern der Spiegel die notwendige Größe hat)


Die Grundlagen der Spiegelung – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist ein Spiegelbild?

Ein Spiegelbild ist das direkte Abbild einer Szene, das produziert wird, wenn Licht von einem Objekt auf eine reflektierende Oberfläche trifft und zurück in das Auge des Betrachters streut.

2. Welche Arten von Spiegelung gibt es?

Es gibt zwei Arten von Spiegelung: diffus und spiegelnd.

3. Wie funktioniert die Lichtreflexion an einem glatten Spiegel?

Bei einem glatten Spiegel erfolgt die Reflexion so, dass parallele Lichtstrahlen wieder parallel auseinandergeführt werden.

4. Was ist die Gesetzmäßigkeit der Spiegelung?

Die Gesetzmäßigkeit der Spiegelung besagt: Der Einfallswinkel ist gleich dem Ausfallswinkel.

5. Was versteht man unter einem Einfallswinkel?

Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem eintreffenden Lichtstrahl und der Senkrechten zur Spiegelfläche am Auftreffpunkt des Lichtstrahls.

6. Welche Rolle spielt das “normale” in der Spiegelung?

Das Normale in der Spiegelung ist die gedachte Senkrechte auf der Spiegelfläche an der Stelle, wo der Lichtstrahl auftrifft.

7. Wie unterscheiden sich reale und virtuelle Bilder in der Spiegelung?

Reale Bilder sind solche, die bei Konvergenz von Lichtstrahlen entstehen, und können auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden. Virtuelle Bilder hingegen entstehen, wenn sich die Lichtstrahlen divergieren, und können nicht auf einem Bildschirm dargestellt werden.

8. Was ist der Unterschied zwischen konkaven und konvexen Spiegeln?

Konkave Spiegel verkleinern das gespiegelte Objekt und erzeugen ein verkleinertes, aufrecht stehendes und virtuelles Bild. Konvexe Spiegel hingegen vergrößern das gespiegelte Objekt und erzeugen daher ein vergrößertes und umgedrehtes Bild.

9. Wie wird der Begriff “Spiegelachse” definiert?

Die Spiegelachse ist die gerade Linie, die durch den Mittelpunkt des Spiegels verläuft und senkrecht zur Spiegelfläche steht.

10. Was ist das Prinzip der Rückwärtseinzeichnung?

Das Prinzip der Rückwärtseinzeichnung wird genutzt, um den Weg eines Lichtstrahles nach der Reflexion am Spiegel zu konstruieren.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 17. Mai 2024