Reflexion von Licht: Gesetz und Spiegelbild

Trifft Licht auf einen Körper, kann ein Teil reflektiert, also zurückgeworfen werden. Ein anderer Teil kann absorbiert werden: Der Körper nimmt dann Lichtenergie auf. Bei durchsichtigen Stoffen kann außerdem Licht in den Stoff eindringen und seine Richtung ändern.

Im Strahlenmodell stellst du den Lichtweg als gerade Linie mit Pfeil dar: Der einfallende Strahl läuft zur Oberfläche. Der reflektierte Strahl läuft von der Oberfläche weg. Der Auftreffpunkt ist die Stelle, an der das Licht die Oberfläche erreicht. Das Lot steht am Auftreffpunkt senkrecht auf der Oberfläche.

Der Einfallswinkel \alpha liegt zwischen dem einfallenden Strahl und dem Lot. Der Reflexionswinkel \beta liegt zwischen dem reflektierten Strahl und dem Lot. Das Reflexionsgesetz lautet:

\alpha=\beta

Einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene. Lichtwege sind umkehrbar. Bei senkrechtem Einfall laufen beide Strahlen auf demselben Weg; beide Winkel betragen 0^\circ.

Für eine Skizze zeichnest du zuerst die Oberfläche und markierst den Auftreffpunkt. Dort zeichnest du das Lot senkrecht zur Fläche. Dann zeichnest du den einfallenden Strahl mit Pfeil zum Punkt, misst seinen Winkel zum Lot und trägst den gleich großen Winkel auf der anderen Seite ab. Der Pfeil des reflektierten Strahls zeigt vom Punkt weg.

Ob ein Spiegelbild entsteht, hängt von der Oberflächenstruktur ab. Eine ruhige Wasseroberfläche oder ein ebener Spiegel wirkt im Verhältnis zur Wellenlänge des Lichts glatt.

Eine raue Fläche besteht im Strahlenmodell aus vielen kleinen, unterschiedlich geneigten Teilflächen. An jeder Teilfläche gilt das Reflexionsgesetz. Weil die lokalen Lote verschieden ausgerichtet sind, laufen die reflektierten Strahlen in unterschiedliche Richtungen.

Diffuse Reflexion macht beleuchtete, nicht selbst leuchtende Gegenstände aus vielen Blickrichtungen sichtbar. Ein deutliches Spiegelbild entsteht dabei nicht. Absorption ist dagegen keine Form der Reflexion. Bei ihr wird Lichtenergie vom Material aufgenommen.

Licht vom Gegenstand trifft auf den Spiegel und wird in dein Auge reflektiert. Dein Auge verlängert die ankommenden Strahlen gedanklich gerade hinter den Spiegel. Dort scheint ein virtuelles Bild zu liegen, obwohl von dort kein Licht kommt. Am ebenen Spiegel sind Gegenstand und Bild zur Fläche symmetrisch. Sie sind gleich groß und gleich weit von der Spiegelfläche entfernt.

Eine trockene, raue Fahrbahn reflektiert Scheinwerferlicht überwiegend diffus. Eine glatte Wasserschicht kann es gezielter zum Auge reflektieren und blenden. Fahrradreflektoren schicken Licht durch passend angeordnete Flächen ungefähr zur Quelle zurück. Verschmutzung kann diese Rückreflexion schwächen.