Reflexion am ebenen Spiegel auf StudySmarter lernen und verstehen

Reflexion am ebenen Spiegel

Du möchtest erfahren, wie Licht an geraden Oberflächen oder einem ebenen Spiegel reflektiert? Da bist du bei StudySmarter genau richtig! In diesem Artikel zeigen wir dir, wie sich ein Lichtstrahl beim Aufprall auf einen Spiegel verhält und wie sich diese Reflexion auf unsere Wahrnehmung eines Spiegelbilds auswirkt. Dieses Thema ist der Optik, ein Teilgebiet der Physik, zuzuordnen.

Reflexion am ebenen Spiegel - Was passiert dabei?

Zunächst definieren wir unsere Rahmenbedingungen. Wir beobachten einen Lichtstrahl, der immer geradlinig verläuft. Wir befinden uns somit in der Strahlenoptik. Ein Spiegel ist eine glatte und ebene Oberfläche, die das meiste Licht, das auf sie fällt, wieder zurückwirft. Das „Zurückwerfen“ eines Lichtstrahls nennt man „Reflektion“.

Bei der Reflexion am ebenen Spiegel trifft der Lichtstrahl immer mit einem bestimmten Einfallswinkel auf den Spiegel und wird im Reflexionswinkel reflektiert. Die Winkel und werden vom sogenannten Einfallslot aus, bis zum einfallenden oder reflektierten Lichtstrahl gemessen. Das Einfallslot dient als reine Messhilfe und stellt eine Senkrechte dar, die ihren Ursprung im Treffpunkt des Lichtstrahles und Spiegels besitzt. Bei diesem Verhalten des Lichtes ist herauszufinden in welchem Winkel der Lichtstrahl reflektiert wird, wenn er mit einem bestimmten Winkel α auftritt.

Ein Versuch zur Reflexion von Licht

Abb. 1: Lichtstrahl scheint auf einen Spiegel
(Quelle: By Zátonyi Sándor (ifj.) - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10035697)

In diesem Versuch scheint eine Lichtquelle einen Lichtstrahl auf einen Spiegel. Die Front des Spiegels steht dabei genau auf der halbierenden Geraden einer Schablone zur Messung des Einfalls- und Reflexionswinkels. Die Gerade von der oberen „0“ zum Spiegel bildet hierbei das Einfallslot. Der Lichtstrahl besitzt somit einen Einfallswinkel von 50. 

Zu Beobachten ist, dass der Lichtstrahl auf der anderen Seite des Lots in dem exakt gleichen Winkel reflektiert wird. Der Reflexionswinkel entspricht somit der Größe des Einfallswinkels. Sie sind nicht dieselben Winkel, da sie in verschiedene Richtungen verlaufen, jedoch besitzen der einfallende und reflektierte Lichtstrahl die identische Winkelgröße. Der Winkel des reflektierten Strahles kann somit auch als  definiert werden.

Das Reflexionsgesetz

Aus diesen Erkenntnissen ergibt sich das sogenannte Reflexionsgesetz. Dieses besagt:

1. Der einfallende und reflektierte Strahl, sowie das Einfallslot liegen in einer Ebene.
2. Der Reflexionswinkel ist immer so groß, wie der Einfallswinkel.
3. Der Lichtweg ist umkehrbar.

Das Ganze bedeutet:

1. Ein Lichtstrahl und seine Reflexion können als 2D-Modell untersucht werden. Der einfallende und reflektierte Strahl, sowie das Einfallslot verlaufen nur in einer Fläche/Ebene, die nur Länge und Breite und keine Höhe und Tiefe besitzt.
2. Fällt ein Lichtstrahl mit beispielsweise auf einen ebenen und glatten Spiegel, so wird er auf der anderen Seite des Einfallslots mit einem Reflexionswinkel reflektiert.
3. Egal ob der Lichtstrahl von der rechten oder linken Seite des Einfallslotes mit dem Winkel 40 ausgeht, der Lichtstrahl wird in beide Richtungen gleich verlaufen.

Unsere Wahrnehmung von Reflexionen

Für viele sind die Theorien der Physik trockene Informationen. Versuchen wir also das Ganze auf unseren Alltag anzuwenden. Wir können sehen – das ist ein Fakt. Das Licht mit den Informationen darüber, was wir sehen, fällt somit in unsere Augen. Wir schauen aber nicht direkt in die Sonne oder in die Lampe in unserem Raum, das Licht fand also einen indirekten Weg in unsere Augen. 

Das Spiegelbild

Wir schauen uns selbst im Spiegel an und sehen uns selbst als wären wir in einem anderen Raum im Spiegel. Genauer gesagt, können Tiefen im Spiegelbild wahrgenommen werden. Wir wenden jetzt die Reflexion am ebenen Spiegel auf unser Spiegelbild an:

Abb. 2: Reflexion am ebenen Spiegel im Bezug auf das eigene Spiegelbild
(Quelle: https://physikunterricht-online.de/)

Als Beispiel nehmen wir eine brennende Kerze. Die Flammenspitze entsendet ein Lichtbündel, das heißt mehrere Lichtstrahlen zusammen, das von den 2 roten Linien markiert wurde. Die beiden Linien geben jeweils die Randstrahlen des Lichtbündels an. Diese Lichtstrahlen treffen auf den Spiegel und werden nach dem Reflexionsgesetz  reflektiert. Die reflektierten Strahlen treffen dann in unser Auge. Wir sind Menschen und können nicht um die Ecke schauen, sondern nehmen an, dass etwas immer dort ist, wo der Lichtstrahl herkam. Der letzte Vektor oder „Richtung“ des Lichtstrahles war vom Spiegel zu unserem Auge. Für das Auge verlängert sich dieser Vektor in den Spiegel hinein und man nimmt daher das Spiegelbild vor uns, und hinter der Spiegelfront wahr. Es entsteht ein virtueller Bildpunkt und Spiegelbild eines realen Gegenstandes. 

„Virtuell“ bedeutet, dass es kein reales Bild ist. Das Spiegelbild ist eine Abbildung der Realität durch Reflexion. Man könnte ein Spiegelbild nicht einfach auf eine Leinwand projizieren, wie einen Film mit einem Beamer. Würde man einen Film an die Wand projizieren, nehmen wir den Film wahr, weil das Licht vom Projektor auf die Wand und in unsere Augen reflektiert wird. Der Film den wir sehen ist wirklich auf der Wand. Bei einem Spiegelbild wirkt es nur so, als wäre in unserem Fall die Kerze hinter dem Spiegel. 

Reflexionen von Licht bei ebenen Wasseroberflächen

Du warst sicher mal am See baden. Wir gehen jetzt davon aus, dass weder viel Wind bläst, noch irgendjemand im See schwimmt. Die Wasseroberfläche ist somit eben und glatt. 

Abb. 3:Reflexion auf Wasseroberflächen
(Quelle:Photo by James Wheeler from Pexels)

Dabei passiert das Gleiche wie beim Spiegel. Lichtstrahlen der Bäume am anderen Ufer treffen auf die Wasseroberfläche und werden in unsere Augen reflektiert. Es entsteht wieder ein virtueller Bildpunkt des Baumes, der das wahrzunehmende Spiegelbild des Baumes erklärt. Genau das Gleiche passierte in diesem Bild auch mit den Wolken und sogar dem Berg im Hintergrund, sodass eine Spiegelung der ganzen Landschaft im Hintergrund zusehen ist.

Reflexion am ebenen Spiegel – Alles Wichtige auf einen Blick

• Das Zurückwerfen eines Lichtstrahls nennt man Reflexion
• Bei der Reflexion am ebenen und glatten Spiegel gilt das Brechungsgesetz
• Es gilt: Der Einfallswinkel α ist genau so groß, wie der Reflexionswinkel β / α´
• Der Lichtweg eines reflektierten Lichtstrahls ist umkehrbar
• Das Spiegelbild ist ein virtuelles Bild, dass durch die Reflexion von Lichtstrahlen realer Gegenstände entsteht

Du bist dir nicht ganz sicher was Lichtstrahlen oder die Strahlenoptik sind? Schau dir unsere anderen Themen zur Optik an oder lerne mit den Zusammenfassungen und Karteikarten anderer Schüler zum selben Thema auf StudySmarter. Viel Erfolg!