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Lexikon Physik

Spiegel

Ein Spiegel ist ein optisches Bauteil, das auftreffendes Licht gemäß den Gesetzen der Reflexion zurückwirft. Man unterscheidet die folgenden Typen:

  • Bei einem Planspiegel (ebener Spiegel) stehen die Einfallslote in allen Punkten der Oberfläche parallel. Ein Planspiegel liefert immer ein virtuelles Bild eines Gegenstands, alle von einem Punkt P ausgehenden Strahlen verlaufen nach der Reflexion so, als ob sie von einem Punkt \(P'\) hinter der Spiegelfläche ausgingen (Abb.). Gegenstand und Bild sind achsensymmetrisch zur Spiegelfläche und erscheinen gleich groß. Beim Spiegelbild sind damit vorne und hinten vertauscht, nicht rechts und links: Nur da ein menschlicher Betrachter sich unwillkürlich in sein Gegenüber, also auch sein Spiegelbild, versetzt, erscheint ihm die Spiegelung seitenverkehrt.

    Spiegel - Abbildung 1
  • Ein Hohlspiegel hat eine konkave Spiegelfläche. Zwei spezielle konkave Oberflächenformen sind von besonderer Bedeutung, der sphärische Hohlspiegel oder Kugelspiegel und der Parabolspiegel.
    Beim sphärischen Spiegel liegt der Brennpunkt F liegt auf der optischen Achse genau in der Mitte zwischen optischem Mittelpunkt O und Krümmungsmittelpunkt M (Abb.). Die zur optischen Achse senkrecht stehende Ebene durch F heißt Brennebene. Am sphärischen Hohlspiegel werden (bei achsennahen Strahlen) Parallelstrahlen zu Brennstrahlen und Brennstrahlen zu Parallelstrahlen, Hauptstrahlen werden in sich selbst reflektiert. Das Bild kann reell oder virtuell sein.
    Für Kugelspiegel gilt die wichtige Hohlspiegelgleichung:
    \(\dfrac 1 g + \dfrac 1 b = \dfrac 1 f\)
    (g: Gegenstandsweite, b: Bildweite, fBrennweite).
    Ein Parabolspiegel hat die Form eines Paraboloids, also einer um ihre Achse gedrehten Parabel. Im Gegensatz zum sphärischen Hohlspiegel verlaufen beim Parabolspiegel alle parallel zur optischen Achse einfallenden Strahlen, auch achsenferne, nach der Reflexion durch den Brennpunkt (Abb.) – und umgekehrt. Parabolspiegel werden zur Sammlung elektromagnetischer Strahlung aus dem Weltraum (z. B. „Satellitenschüssel“, Radioteleskop) sowie in Scheinwerfern eingesetzt.

    Spiegel - Abbildung 2
  • Wölbspiegel (erhabene Spiegel) sind konvex geformt. Ein sphärischer Wölbspiegel hat im Prinzip dieselben geometrischen Verhältnisse wie ein sphärischer Hohlspiegel, allerdings liegen hier Krümmungsmittelpunkt und (scheinbarer Brennpunkt) hinter der Spiegelfläche (Abb.). Auch die Reflexionsgesetze gelten entsprechend, allerdings ist der Bildpunkt immer virtuell und liegt hinter dem Spiegel. Das Bild ist aufrecht und verkleinert und liegt zwischen optischem Mittelpunkt und scheinbarem Brennpunkt. Auch die Hohlspiegelgleichung gilt für den sphärischen Wölbspiegel, man muss lediglich für Brenn- und Bildweite negative Werte einsetzen.
    Aufgrund des divergenten Strahlenverlaufs ist das Gesichtsfeld beim Wölbspiegel größer als beim Planspiegel. Er wird daher u. a. als Seiten- und Rückspiegel im Auto oder als Verkehrsspiegel an unübersichtlichen Kreuzungen eingesetzt.

    Spiegel - Abbildung 3
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