Reflexion und Spiegel

Um deinen ganzen Körper in einem ebenen Spiegel zu sehen, genügt ein Spiegel mit der Hälfte deiner Körpergröße, ganz gleich, wo du stehst.

Das Reflexionsgesetz

Wirfst du einen Ball schräg gegen eine Wand, prallt er auf der anderen Seite des Lots im gleichen Winkel ab. Licht verhält sich an einer glatten Oberfläche ebenso. OpenStax fasst das so zusammen: Der Reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel, θr = θi. Gemessen werden die Winkel zum Lot, einer gedachten Senkrechten zur Oberfläche am Auftreffpunkt des Strahls, nicht zur Oberfläche selbst. Einfallender Strahl, reflektierter Strahl und Lot liegen alle in derselben Ebene.

Glatte und raue Oberflächen

Würde jede Oberfläche wie ein Spiegel reflektieren, könntest du ein Blatt Papier nur aus einem bestimmten Winkel sehen. Tatsächlich siehst du es von überall im Raum, weil seine Oberfläche im Vergleich zur Lichtwellenlänge rau ist. OpenStax erklärt: Parallele Strahlen treffen auf winzige, unterschiedlich geneigte Flächen. Jeder Strahl folgt dem Reflexionsgesetz, doch zusammen werden sie in alle Richtungen zurückgeworfen. Das heißt diffuse Reflexion. So sehen wir Menschen, Kleidung, Blätter und Wände. Ein Spiegel ist im Vergleich zur Wellenlänge glatt. Parallele Strahlen bleiben nach der Reflexion parallel, und nur am passenden Standort sieht man die helle Spiegelung. Mondlicht auf einem See ist eine Mischung: Das Wasser glänzt, ist aber uneben. Deshalb zieht sich die Spiegelung zu einem langen, glitzernden Streifen auseinander.

Bilder im ebenen Spiegel

Im ebenen Spiegel scheint dein Bild hinter dem Glas zu stehen. OpenStax zeigt den Grund: Die Strahlen, die deine Augen erreichen, verlassen den Spiegel so, als kämen sie von einem Punkt dahinter. Nach dem Reflexionsgesetz liegt dieser Punkt genauso weit hinter dem Spiegel, wie du davor stehst. Das Bild ist gleich groß und aufrecht, doch links und rechts erscheinen vertauscht. Es ist ein virtuelles Bild: An seinem scheinbaren Ort verläuft tatsächlich kein Licht. Deshalb lässt es sich nicht auf einem Blatt Papier hinter dem Spiegel auffangen. Eine Kamera kann es trotzdem fotografieren. Wie dein Auge sammelt sie die Strahlen und verfolgt sie zurück.

Die eingangs erwähnte Regel zur halben Spiegelhöhe folgt aus derselben Geometrie. Licht von deinen Füßen muss auf halber Höhe zwischen Augen und Füßen reflektiert werden, damit es zu deinen Augen gelangt. Licht vom Scheitel wird auf halber Höhe zwischen Augen und Scheitel reflektiert. Der Spiegel muss also nur den Bereich zwischen diesen beiden Punkten abdecken: die Hälfte deiner Körpergröße. Daran ändert auch ein Schritt zurück nichts, denn das Bild rückt um denselben Abstand nach hinten.

Spiegel, die Licht direkt zurückschicken

Zwei rechtwinklig zueinander stehende Spiegel schicken einen Strahl in die Richtung zurück, aus der er kam, unabhängig vom Einfallswinkel. OpenStax nennt das einen Winkelreflektor. Fahrrad- und Verkehrsschildreflektoren enthalten viele winzige Winkel. Deshalb leuchten sie im Autoscheinwerfer auf und schicken das Licht zum Fahrer zurück. Astronauten haben Winkelreflektoren auf dem Mond zurückgelassen. An ihnen reflektierte Laserpulse dienen dazu, die langsam zunehmende Entfernung des Mondes sehr genau zu messen. Ein guter Haushaltsspiegel reflektiert laut OpenStax mehr als 90% des auftreffenden Lichts. Der Rest wird absorbiert.