Reflexion und Brechung

Inhaltsverzeichnis zum Thema

• Strahlenmodell des Lichts
• Reflexion von Licht
• Spiegel
• Lichtbrechung
• Totalreflexion

Strahlenmodell des Lichts

In der Optik bedient man sich eines einfachen Modells zur Beschreibung des Lichts – des Strahlenmodells. Nach diesem Modell breitet sich Licht in Form von Strahlen von einer Lichtquelle aus.

Da der Raum in dem sich das Licht ausbreitet nie komplett leer ist, trifft der Strahl auf seinem geraden Weg auf Körper, welche den Lichtstrahl beeinflussen können. Man unterscheidet hier vier unterschiedliche Möglichkeiten der Einflussnahme eines Körpers auf einen Lichtstrahl. Die Absorption, die Beugung, die Reflexion und Brechung des Lichtstrahls.

Reflexion von Licht

Reflexion nennt man das Phänomen, wenn Licht durch eine spiegelnde Oberfläche zurückgeworfen wird. Je nach Körper kann auch nur ein Teil des Lichts zurückgeworfen werden. Dieses Phänomen tritt bei allen Spiegeln auf, unter bestimmten Umständen sogar bei Glas und Wasser. Immer wenn du dein Spiegelbild sehen kannst, tritt Reflexion auf.

Beim ebenen Spiegel gilt eine einfaches allgemeines Gesetz: das Reflexionsgesetz. Nach diesem wird das Licht im selben Winkel zum Lot reflektiert, in dem es auftrifft. Das Lot ist die gedachte Senkrechte zur Grenzfläche, diese geht durch den Eintrittspunkt des Lichts.

Spiegel

Spiegel gibt es in sehr vielen Formen, z. B. Winkelspiegel, Hohlspiegel, Wölbspiegel oder Kombinationen dieser Spiegel. Der Ablauf der Reflexion ist bei diesen Spiegelformen schwieriger. Dort musst du dich der optischen Konstruktion von Lichtwegen bedienen.

Bei Winkelspiegeln stehen mindestens zwei Spiegel in einem beliebigen Winkel zueinander. Der Hohlspiegel ist die Innenseite einer Hohlkugel, der Wölbspiegel dessen Außenseite. Je nach Material können auch teildurchlässige Spiegel vorliegen. Diese kennst du aus Polizeifilmen, wo sie als Trennwand zwischen Verhör- und Observationsraum eingesetzt werden.

Lichtbrechung

Dass Knochen brechen können, ist zumeist eine schmerzhafte Erfahrung, doch wie soll Licht gebrochen werden? Von einem Bruch sprichst du, wenn etwas nicht mehr in die zu erwartete Richtung zeigt und diese Richtungsänderung gezielt an einer Stelle passiert, wie an der Bruchstelle des Knochens. Die Brechung tritt bei Licht auf, sobald es auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien unterschiedlicher optischer Dichte trifft. Wenn also Licht aus der Luft auf die Oberfläche eines Sees trifft, wird das Licht genau an der Oberfläche gebrochen.

Auch hier gilt ein Gesetz: das Brechungsgesetz. Nach diesem wird das Licht beim Übergang von einem optisch dünneren zu einem optisch dichteren Medium zum Lot hin gebrochen. Also ist Wasser hier das optisch dichtere Medium. Da alle Lichtwege umkehrbar sind, würde das Licht, wenn es aus dem Wasser wieder in die Luft übergeht, vom Lot weg gebrochen werden.

Totalreflexion

Ein besonderer Effekt ist die Totalreflexion. Dabei handelt es sich um das Phänomen, wenn Licht bei einem durchlässigen Material wie Glas komplett reflektiert wird.

Dies passiert immer dann, wenn der Eintrittswinkel des Lichts einen bestimmten Grenzwinkel überschreitet und wenn gleichzeitig das Licht vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium übergeht. Dieser Effekt wird bei allen Lichtleitern ausgenutzt.