Das Reflexionsgesetz I musstewissen Physik
musstewissen Physik
https://www.youtube.com/watch?v=uCoSj1N7Qc0

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 In diesem Clip gibt es das, was ihr über ... ... Reflexion an ebenen Flächen ... - ... das Reflexionsgesetz ...
0:05 ... die Entstehung virtueller Bilder ... - ... und Winkelspiegel wissen müsst. * Musik *
0:13 Heute beschäftigt uns der Weg des Lichts bei der sogenannten Reflexion. Wenn ein Lichtstrahl von einem Gegenstand zurückgeworfen wird,
0:20 dann heißt das, er wird reflektiert. Erst mal zum einfachsten Fall:
0:27 die gezielte Reflexion an einer glatten Fläche. So eine spiegelglatte Fläche heißt auch "eben".
0:33 Die gibt es aber nicht nur beim Spiegel, sondern auch bei einem ruhigen See. Die Wasseroberfläche ist eben und wirkt ganz genauso - alles spiegelt sich auf ihr.
0:42 Der Spiegel hier liegt jetzt auf dem Tisch und mit dem Laserpointer spielen wir herum und checken,
0:46 wo der Lichtstrahl genau langfliegt. Damit wir den besser erkennen können, haben wir eine schwarze Pappe.
0:52 Je nachdem, wie ich ich den Laserpointer halte, haut der reflektierte Lichtstrahl in verschiedene Richtungen ab.
0:58 Den Lichtstrahl, der auf den Spiegel trifft, den nennt man den einfallenden Lichtstrahl.
1:03 Der, der vom Spiegel zurückgeworfen wird, das ist der reflektierte Lichtstrahl.
1:07 Früher nannte man den auch den ausfallenden Lichtstrahl. Damit wir aber eine Regelmäßigkeit finden können,
1:14 müssen wir die Lage finden, die parallel ist zum einfallenden Lichtstrahl und zum reflektierten Lichtstrahl.
1:20 Diese nennt man dann die Reflexionsebene oder auch Einfallsebene.
1:24 Sie steht immer senkrecht auf der Spiegeloberfläche. Also, das hier ... das wär sie nicht.
1:31 Und das hier ... auch nicht. Aber das hier ...
1:36 Das ist genau die Reflexionsebene. Und wenn wir die Reflexionsebene haben,
1:41 sind wir schon fast am Reflexionsgesetz angekommen. Das hier ist der einfallende Strahl.
1:46 Der ist blau. Sobald er an der Spiegelfläche zurückgeworfen wird,
1:50 wird er zum reflektierten Strahl. Hier grün.
1:53 Hier in gelb sehen wir dann die Reflexionsebene, die manchmal auch Einfallsebene genannt wird.
1:57 Das war beim Versuch unsere schwarze Pappe in der richtigen Stellung. Also parallel zum einfallenden und reflektierten Strahl
2:04 und senkrecht auf der Spiegelfläche. Das Reflexionsgesetz besagt:
2:11 Aber wo sind diese komischen Winkel denn nun? Hierfür brauchen wir das Einfallslot.
2:15 Das seht ihr hier. Das Einfallslot steht senkrecht auf der Spiegeloberfläche
2:20 und geht durch den Punkt, in dem der Lichtstrahl auf die Spiegelfläche trifft. Alle Winkel von denen wir hier reden und die wir messen,
2:27 sind immer die Winkel zum Lot hin. Der Einfallswinkel ist also der Winkel
2:32 zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und dem Lot. Wir nennen ihn "Alpha".
2:37 Der Ausfallswinkel ist zwischen dem ausfallenden Lichtstrahl und dem Lot. Der bekommt den Namen "Alpha Strich".
2:43 und wir machen hinter das "α" einen kleinen Strich nach oben. Und nun noch mal.
2:49 Das Reflexionsgesetz besagt: Erstens, einfallender Lichtstrahl, reflektierter Lichtstrahl und Einfallslot
2:55 liegen in einer Ebene. Und zweitens, Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel.
3:00 Den nennt man auch den Reflexionswinkel. Also: α = α'.
3:06 Das mit dem Reflexionsgesetz ist ja schön und gut. Aber das mit dem Spiegel ist ja schon verrückt, wenn man drüber nachdenkt.
3:13 Man sieht etwas da, wo eigentlich gar nichts ist. Ihr seht mich hier zum Beispiel doppelt.
3:18 Einmal mich und einmal mein Spiegelbild. Aber hinter der Spiegelfläche bin ich ja gar nicht.
3:23 Noch verrückter wird es, wenn ich mit einer Lichtquelle wie dieser Taschenlampe
3:28 in den Spiegel hineinleuchte. Dann sieht es so aus, als würde das Licht aus dem Spiegel herauskommen.
3:34 Aber das kann ja gar nicht sein, denn hinter dem Spiegel ist überhaupt keine Lichtquelle.
3:38 Sondern nur ich. So ein Bild, das eigentlich nicht da ist, nennt man auch Scheinbild
3:44 oder virtuelles Bild. Unser Spiegelbild ist also ein Scheinbild.
3:48 Wir sehen den Spiegel als solches gar nicht mehr. Warum sehen wir überhaupt ein Spiegelbild?
3:54 Hier schaut der Simon auf den Spiegel, vor dem kein Baum und keine Kerze steht.
3:58 Nein, vor dem Spiegel stehe ich mit meinem Selfiestick. Denn was gibt es Schöneres,
4:03 als sich selbst mit einem Selfiestick im Spiegel zu betrachten. Quatsch beiseite.
4:07 Licht breitet sich ja geradlinig und kegelförmig aus. Das heißt, wir zeichnen mal die Randstrahlen eines Lichtbündels,
4:13 das von meiner Cappy-Spitze direkt in Simons Auge fällt. Zuerst einmal die Reflexion für den oberen Randstrahl,
4:20 der an der Ebene reflektiert wird. Da zeichnen wir das Einfallslot
4:24 und es gilt ja, Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Dasselbe machen wir mit dem unteren Randstrahl.
4:29 Lot zeichnen, Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel, fertig! Und schon fällt das Lichtbündel in Simons Auge.
4:36 Der menschliche Sehapparat verlängert nun intuitiv diese Randstrahlen und denkt sich dabei:
4:41 Ich hab ja gelernt, Licht breitet sich geradlinig aus und knickt nicht einfach ab. Daher erscheint für Simon ein virtuelles Bild der Cappy-Spitze
4:49 hinter der Spiegeloberfläche, auch wenn ich samt Cappy natürlich vor dem Spiegel stehe und nicht dahinter.
4:55 Was für mein Cappy gilt, gilt natürlich auch für den Rest von mir, also Kopf, Arme, Beine und natürlich auch meinen Selfiestick.
5:03 Man kann sich so Spiegel aber auch zunutze machen. Also nicht nur für Make-up-Tutorials, nein, auch im echten Leben.
5:09 Eine Anordnung von zwei Spiegeln, die in einem bestimmten Winkel zueinander stehen,
5:13 nennt man, wer hätte es gedacht, Winkelspiegel. Da diese beiden Spiegel einen rechten Winkel, also 90 Grad, einschließen,
5:20 ist das ein rechtwinkliger Winkelspiegel. Der ist beinahe schon magisch,
5:24 denn er dreht unseren Piratenbleistift einfach um. Hier der Weg des Lichtstrahls:
5:30 Wir schauen von oben auf den Winkelspiegel. Nehmen wir mal einen Lichtstrahl,
5:35 der von der Spitze des Bleistifts zum Winkelspiegel geworfen wird. Der trifft dann auf den ersten Spiegel auf
5:41 und wird nach dem Reflexionsgesetz reflektiert. Einfallswinkel α1 ist gleich Ausfallswinkel α1'.
5:49 Dasselbe geht dann auf dem zweiten Spiegel weiter. Auch hier gilt das Reflexionsgesetz:
5:53 α2 = α2'. Der Lichtstrahl verläuft nach der doppelten Reflexion im Winkelspiegel
6:00 also parallel zum einfallenden Lichtstrahl. Was für die Spitze vom Bleistift gilt, gilt natürlich auch für das Ende.
6:08 Spitze und Ende tauschen also im Spiegelbild die Positionen. Das Spiegelbild im Winkelspiegel erscheint uns so,
6:14 als ob wir den Bleistift einfach umgedreht hätten. Aus zwei mach drei.
6:19 Wenn wir unseren Winkelspiegel jetzt auf einen weiteren Spiegel stellen, dann entsteht der sogenannte Tripelspiegel.
6:25 Tripel kommt von der Zahl drei. Hier stehen also drei ebene Spiegel jeweils im 90-Grad-Winkel aufeinander.
6:32 Und wenn ich jetzt hier reinschaue ... dann ist das Bild auf dem Kopf.
6:38 Das Prinzip ist hier ähnlich wie beim Winkelspiegel, aber funktioniert immer,
6:42 egal aus welcher Richtung ein Lichtstrahl oder ein Lichtbündel auf einen der Spiegel prallt.
6:48 Der Lichtstrahl verlässt unseren Tripelspiegel immer parallel zum einfallenden Lichtstrahl
6:53 und das meistens nach drei Reflexionen. Hier ist noch ein Lichtstrahl, bäm, bäm, bäm und parallel wieder raus.
7:00 Und noch einer. Man könnte meinen, dass Tripelspiegel ungeheuer wichtig seien,
7:05 denn schließlich haben die Jungs bei der ersten Mondlandung so einen Kasten auf dem Mond zurückgelassen,
7:10 auf dem 120 dieser Tripelspiegel angebracht sind. Damit kann man dann die Entfernung zwischen Erde und Mond
7:16 auf 20 cm genau bestimmen. Und man kann dadurch auch feststellen,
7:19 ob Kontinente zum Beispiel auseinanderdriften und lauter so ein Kram.
7:23 Aber viel spannender ist, was eure Handykamera anstellt, wenn ihr ein Selfie macht.
7:28 Wenn ihr mit dem Handy ein Selfie schießt, dann seht ihr euch tatsächlich spiegelverkehrt.
7:32 Das könnt ihr erkennen, weil ich im Handy auf der rechten Seite bin, aber wenn es nicht spiegelverkehrt wäre, müsste ich auf der linken Seite sein.
7:39 Das machen die Hersteller deshalb, weil wir gewohnt sind, uns selbst im Spiegel zu sehen - also spiegelverkehrt.
7:45 Und damit wär's das auch schon. Alles Wichtige von dieser Folge findet ihr auf den Spickzetteln.
7:49 Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017