Spiegel und Bilder

Trifft ein Lichtstrahl auf eine glatte Fläche wie einen Spiegel, wird er zurückgeworfen. Diesen Vorgang nennt man Reflexion. Dabei gilt ein einfaches Gesetz: Der Winkel, mit dem der Strahl auftrifft, der Einfallswinkel, ist genauso groß wie der Winkel, mit dem er zurückgeworfen wird, der Ausfallswinkel. Beide Winkel werden vom Einfallslot aus gemessen, einer gedachten Linie senkrecht zur Spiegelfläche.

Ein Bild entsteht, weil unser Auge die reflektierten Lichtstrahlen so wahrnimmt, als kämen sie geradlinig aus einer bestimmten Richtung. Beim ebenen Spiegel scheinen die Strahlen aus einem Punkt hinter der Spiegelfläche zu kommen, obwohl dort in Wirklichkeit gar kein Licht ankommt. Ein solches Bild heißt virtuelles Bild.

Neben dem ebenen Spiegel gibt es gewölbte Spiegel. Ein Hohlspiegel ist nach innen gekrümmt wie die Innenseite eines Löffels, ein Wölbspiegel ist nach außen gekrümmt wie die Außenseite eines Löffels. Beide folgen ebenfalls dem Reflexionsgesetz, erzeugen aber wegen ihrer gekrümmten Form ganz andere Bilder als der ebene Spiegel.

Ein häufiger Fehler ist die Annahme, ein Spiegelbild sei „seitenverkehrt“ im Sinne von links und rechts vertauscht. Tatsächlich vertauscht ein ebener Spiegel vorne und hinten: Was auf dich zeigt, zeigt im Bild von dir weg. Der Eindruck von links und rechts vertauscht entsteht nur, weil wir uns vorstellen, ins Bild hineinzugehen und uns dabei umzudrehen.

Ein zweiter Fehler ist, Hohlspiegel und Wölbspiegel zu verwechseln. Nur der Hohlspiegel kann reelle, auf einem Schirm auffangbare Bilder erzeugen, weil er Licht bündelt. Der Wölbspiegel streut Licht und erzeugt deshalb immer nur ein verkleinertes virtuelles Bild.

Ein dritter Fehler ist, bei der Formel f = r/2 die Einheiten zu vermischen, etwa Radius in Zentimetern mit einer erwarteten Brennweite in Metern. Rechne immer in derselben Einheit weiter und runde erst am Ende.

Spiegel begegnen dir überall: Der Badezimmerspiegel ist ein ebener Spiegel, der Rückspiegel im Auto oft ein leicht gewölbter Wölbspiegel, der ein größeres Gesichtsfeld zeigt, dafür aber Abstände unterschätzen lässt, daher der Warnhinweis „Objekte im Spiegel sind näher als sie erscheinen“. Verkehrsspiegel an unübersichtlichen Kreuzungen sind ebenfalls Wölbspiegel, damit man einen möglichst großen Bereich auf einen Blick sieht.

Hohlspiegel stecken in Rasier- und Schminkspiegeln, aber auch in Teleskopen und Satellitenschüsseln, wo sie einfallendes Licht oder Signale in einem Brennpunkt bündeln. Auch Skibrillen und manche Taschenlampen nutzen gekrümmte Spiegelflächen, um Licht gezielt zu lenken.

Für die Klassenarbeit hilft es, die drei Bildeigenschaften virtuell/reell, aufrecht/kopfstehend und vergrößert/verkleinert/gleich groß sauber zu benennen und die Formel f = r/2 sicher in beide Richtungen umzustellen. Skizziere bei Konstruktionsaufgaben immer zuerst das Einfallslot, dann fällt das Einzeichnen der Winkel leichter.