Physik

Wie funktioniert ein Spiegel?

Stand
AUTOR/IN
Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

Audio herunterladen ( | MP3)

Glas und Aluminium

Ein Spiegel besteht im Wesentlichen aus zwei Schichten: Das Wichtigste ist eine glatt gepresste dünne Schicht aus Aluminium. Diese Aluminiumschicht wird ihrerseits geschützt durch eine durchsichtige Glasplatte. Was bringt nun diese Aluminiumfläche dazu, ein Spiegelbild zu erzeugen?

Die Aluminiumschicht ist extrem glatt. Eine Tapete im Vergleich dazu kann gar nicht so glatt sein, denn da sind lauter Fasern oder Unebenheiten in der Wandfarbe. Aber die Aluschicht im Spiegel ist ganz glatt gepresst – wie eine hochwertige Alufolie, nur stabiler. Und warum erzeugen glatte Flächen nun ein Spiegelbild? Ganz einfach deshalb, weil dort die Lichtstrahlen symmetrisch abprallen.

Der Einfallswinkel ist der Ausfallswinkel

Stellen wir uns anstelle der Lichtstrahlen eine Billardkugel am Rand des Billardtischs vor. Da gilt die Regel: So wie sich die Kugel auf die Wand zubewegt, so prallt sie in die andere Richtung auch wieder ab. Entscheidend ist dabei der Winkel an genau diesem einen Punkt, an dem die Kugel die Wand berührt. Nur er entscheidet, in welche Richtung die Kugel fliegt.

Nun stellen wir uns vor, die Kugel trifft die Wand etwas weiter links oder rechts. Bei einer glatten Fläche macht das nicht viel aus: Auch die Bahn der Kugel ändert sich jeweils nur ein klein wenig. Das extreme Gegenbeispiel wäre eine Wand mit lauter Mulden und Beulen. Wenn wir gegen eine solche Wand einen Gummiball werfen, dann werden wir im Voraus nicht sagen können, wohin er abprallt. Ein Millimeter Unterschied im Aufprallpunkt kann dann einen Riesenunterschied machen bei der Richtung, in die der Ball abprallt. Oder wenn man Tischtennis spielt und auf der Tischtennisplatte liegen Sandkörner herum: Landet der Ball dann zufällig auf einem solchen Sandkorn, springt er plötzlich in eine ganz andere Richtung als die, in die er springen soll.

Genauso ist das beim Licht: Die Oberfläche muss sehr glatt sein, damit sie das Licht sauber spiegelt. Ansonsten streut es in alle möglichen  Richtungen. Der Unterschied zwischen Spiegel und Tapetenwand ist also: Der Spiegel reflektiert das Licht geordnet, die raue Tapetenwand völlig ungeordnet – und deshalb sehen wir kein ordentliches Bild, sondern nur eine weiße Fläche.

Auf einer glatten Tischtennisplatte kann ich mich nicht spiegeln ...

... weil sie fürs Licht immer noch nicht glatt genug ist. Die Lichtteilchen sind ja viel kleiner als ein Tischtennisball – und entsprechend sind auch nur viel kleinere Unebenheiten erlaubt. Konkret heißt das: Die Unebenheiten bei einem Spiegel müssen kleiner sein als ein zehntausendstel Millimeter. Physikalisch ausgedrückt: Die Unebenheiten müssen kleiner sein als die halbe Wellenlänge des Lichts.

Wie entsteht ein geordnetes Spiegelbild?

Lichtstrahlen sind von Natur aus gerade. Und damit rechnet unser Gehirn auch: Wenn ich in einer bestimmten Richtung einen Baum sehe, dann gehe ich davon aus, dass dort auch der Baum ist, denn das Licht kommt ja auf geradem Weg vom Baum in mein Auge. Der Spiegel trickst uns nun aus, eben weil er den Lichtstrahl nicht durchlässt, sondern einen Knick in den sonst geraden Lichtstrahl macht.

Wenn ich vor dem Spiegel stehe, gibt es einen Lichtstrahl, der von meiner Nasenspitze zum Spiegel gelangt, und von dort in mein Auge zurückgeworfen wird. Mein Gehirn aber tut so, als wären alle Lichtstrahlen gerade, deshalb „sehe“ ich eine Nasenspitze mir gegenüber; es sieht so aus, als würden wir durch den Spiegel hindurchsehen. Das Gehirn denkt sich einfach den Knick, den der Lichtstrahl macht, weg. Wie bei einem geknickten Strohhalm, den man wieder aufklappt. Und weil der Spiegel alle Lichtstrahlen so geordnet knickt, entsteht auch am Ende wieder ein geordnetes Bild – eben ein Spiegelbild.

Physik Warum sieht man sich in einem Löffel verkehrt herum?

Die Innenseite des Löffels ist gewölbt und wirkt wie ein Hohlspiegel. So werden parallele Lichtstrahlen, die auf den Spiegel treffen, abgelenkt. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Tiere Können sich Katzen im Spiegel erkennen?

Tatsächlich bestehen Schimpansen und Delfine den Spiegeltest, Katzen aber nicht. Wie lässt sich das rausfinden? Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Derzeit gefragt

Redensart Woher kommt "der Teufel ist ein Eichhörnchen"?

Der weit verbreitete Spruch hängt damit zusammen, dass das Eichhörnchen immer schon im Aberglauben negativ besetzt war. Denn zwei Faktoren verbinden es mit dem Teufel. Von Rolf-Bernhard Essig.

Ornithologie In welchen Abständen legen Meisen ihre Eier?

Eine Blaumeise kann bis zu 12 Eier legen – jeden Tag eins. Trotzdem schlüpfen die Jungen alle gleichzeitig, denn gebrütet wird erst, wenn das Gelege vollständig ist. Von Hans-Heiner Bergmann

Ornithologie Benutzen Blaumeisen das Nest vom Vorjahr oder bauen sie neu?

Das alte Nest, so wie es ist, wird nie mehr direkt benutzt, sondern die Vögel bauen ein neues Nestchen darüber. Von Claus König

Gesundheit Mit dem Rauchen aufhören: Wann ist der Körper wieder auf Nichtraucherniveau?

Das Rauchen hat viele Auswirkungen auf den Körper. Manche verschwinden, wenn man aufhört, schneller, andere brauchen länger. Recht schnell verschwinden die unmittelbaren Symptome, also der Raucherhusten und die Kurzatmigkeit. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Redensart Warum sagt man "zum Kuckuck", "weiß der Kuckuck" oder "geh doch zum Kuckuck“?

Der Kuckuck gehört zu den schlecht beleumundeten Tieren, zu den "Teufelstieren". Natürlich auch deswegen, weil der Kuckuck ein hinterhältiger Vogel ist, der einem gerne etwas unterjubelt. Von Rolf-Bernhard Essig

Klima Versprühen Flugzeuge am Himmel Aluminium, um eine weitere Klimaerwärmung zu verhindern?

Nein, stimmt nicht. Es ist eine Verschwörungstheorie, die sich seit Jahren hält: Die „bösen Amerikaner“ sprühen, damit sie an ihrer Klimapolitik nichts ändern müssen, stattdessen Metalle in die Atmosphäre, sodass die die Sonnenstrahlen reflektieren und sich das Klima auf diese Weise wieder abkühlt ... Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Architektur Woher stammt der Begriff Gotik?

Er stammt vom Wort "Goten"; eine germanische Bezeichnung für die Leute, die von Gotland kamen. Die Gotiker selber haben sich nicht als gotisch bezeichnet, das war eher ein Schimpfwort, denn der Geschmack war ab der Renaissance ganz auf die Antike ausgerichtet.