Grundlagen der Optik: Licht, Reflexion und Spiegel

Das elektromagnetische Spektrum

Das elektromagnetische Spektrum umfasst alle elektromagnetischen Wellen, sortiert nach Frequenz und Wellenlänge. Dazu gehören:

• Radiowellen
• TV- und UKW-Wellen
• Mikrowellen
• Infrarotstrahlung
• Sichtbares Licht
• UV-Strahlung
• Röntgenstrahlung
• Gammastrahlung

Lichtquellen und Ausbreitung

Lichtquellen strahlen ihr eigenes Licht aus. Körper, die von Licht getroffen werden, unterteilt man in:

• Undurchsichtige (opake) Körper
• Durchscheinende (transluzente) Körper
• Durchsichtige (transparente) Körper

Ausbreitung des Lichts

Licht breitet sich in homogenen Medien geradlinig und in alle Richtungen aus. Trifft Licht auf einen undurchsichtigen Körper, entsteht ein Schatten.

Reflexion von Licht

Reflexion tritt auf, wenn Lichtstrahlen auf eine Oberfläche treffen und ihre Richtung ändern. Wichtige Begriffe:

• Einfallender Strahl: Der Strahl, der die Oberfläche erreicht.
• Reflektierter Strahl: Der Strahl, der von der Oberfläche wegführt.
• Lot (Normal): Eine gedachte Linie senkrecht zur Oberfläche am Auftreffpunkt.
• Einfallswinkel: Winkel zwischen einfallendem Strahl und Lot.
• Reflexionswinkel: Winkel zwischen reflektiertem Strahl und Lot.

Gesetze der Reflexion

• Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind gleich groß.
• Einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene.

Bei glatten Oberflächen spricht man von Spiegelung, bei unregelmäßigen Oberflächen von diffuser Reflexion.

Spiegel

Spiegel reflektieren parallele Lichtstrahlen so, dass sie weiterhin parallel verlaufen. Dabei findet eine Seitenumkehr statt.

Ebene Spiegel

Ebene Spiegel besitzen eine flache Oberfläche. Eigenschaften des Bildes:

• Gleiche Größe wie das Objekt.
• Virtuelles Bild hinter dem Spiegel.
• Gleicher Abstand zum Spiegel wie das Objekt.
• Seitenverkehrt.

Sphärische Spiegel

Diese Spiegel basieren auf einer gekrümmten Oberfläche:

• Hohlspiegel (Konkavspiegel): Die reflektierende Fläche ist die Innenseite der Kugel.
• Wölbspiegel (Konvexspiegel): Die reflektierende Fläche ist die Außenseite der Kugel.

Wichtige Begriffe bei sphärischen Spiegeln

• Krümmungsmittelpunkt (C): Mittelpunkt der Kugel.
• Scheitelpunkt (A): Geometrische Mitte des Spiegels.
• Optische Achse: Verbindungslinie zwischen Krümmungsmittelpunkt und Scheitelpunkt.
• Brennpunkt (F): Punkt, in dem sich reflektierte Strahlen sammeln, die parallel zur optischen Achse einfallen.