Reflexion und Brechung des Lichts

Die Grundlagen

Reflexion

Trifft Licht auf eine glatte Oberfläche wie einen Spiegel, wird es zurückgeworfen: reflektiert. Dabei gilt das Reflexionsgesetz:

Einfallswinkel α = Reflexionswinkel α'

Beide Winkel werden zum Lot gemessen, einer gedachten Senkrechten auf der Spiegelfläche im Auftreffpunkt. Einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene.

Raue Oberflächen wie Papier werfen das Licht in viele Richtungen zurück. Das nennt man diffuse Reflexion (Streuung). Deshalb sieht man Papier von überall, sich selbst darin aber nicht.

Das Spiegelbild

Das Bild im ebenen Spiegel erscheint genauso weit hinter dem Spiegel, wie der Gegenstand davorsteht, und ist gleich groß. Es ist seitenvertauscht von vorne nach hinten: Hebst du die rechte Hand, hebt dein Spiegelbild die Hand, die ihm gegenüber auf derselben Seite liegt.

Brechung

Geht Licht schräg von einem durchsichtigen Stoff in einen anderen über, etwa von Luft in Wasser, ändert es seine Richtung: Es wird gebrochen. Grund ist, dass sich Licht in verschiedenen Stoffen unterschiedlich schnell ausbreitet.

• Von Luft in Wasser oder Glas (optisch dünner zu dichter): Das Licht wird zum Lot hin gebrochen.
• Von Wasser oder Glas in Luft (optisch dichter zu dünner): Das Licht wird vom Lot weg gebrochen.
• Trifft Licht senkrecht auf, geht es ungebrochen durch.

Folgen der Brechung

• Ein Strohhalm im Glas scheint an der Wasseroberfläche geknickt.
• Ein Schwimmbecken wirkt flacher, als es ist.
• Linsen in Brillen, Lupen und Kameras nutzen die Brechung, um Licht zu bündeln oder zu zerstreuen.

Totalreflexion

Geht Licht von Wasser oder Glas in Luft und ist der Einfallswinkel größer als ein bestimmter Grenzwinkel (bei Glas etwa 42°, bei Wasser etwa 49°), wird es vollständig reflektiert. Diese Totalreflexion nutzen Glasfaserkabel, die Licht über weite Strecken leiten.