Der Tripelspiegel ist eine interessante Variante eines Winkelspiegels mit dem Winkel von \(90^\circ \) zwischen den Spiegelflächen. Dabei werden insgesamt drei Spiegelflächen verwendet. Im Folgenden wirst die Funktionsweise dieser Spiegelvariante kennenlernen.
Ein Lichtstrahl verläuft in einer Ebene (blau), die senkrecht zu beiden Spiegelebenen eines \(90^\circ \)-Winkelspiegels steht. Er trifft auf einen der beiden Spiegel und wird dann zweimal reflektiert.
Aufgabe
Berechne mit Hilfe der Animation in Abb. 1 die Weite des Winkels zwischen einfallendem Strahl und zweifach reflektiertem Strahl.
Verläuft der Lichtstrahl nicht in der zu beiden Winkelspiegeln senkrechten Ebene, so wird er nicht zu seinem Ausgangspunkt zurückreflektiert, wie der rote Lichtstrahl am Ende der nebenstehenden Animation zeigt.
Aufgabe
Betrachte in der Animation in Abb. 2 zunächst das gelbe flache Lichtbündel, das parallel zur Schnittgeraden der Winkelspiegel verläuft und untersuche, wie es am Winkelspiegel reflektiert wird.
Erläutere durch Beobachtung der Animation, wie sich der rot gekennzeichnete Lichtstrahlen in diesem Lichtbündel verhält.
Nun bringt man einen dritten Spiegel dazu, der auf den beiden ersten jeweils senkrecht steht. So entsteht ein sogenannter Tripelspiegel mit lauter senkrechten Winkeln.
Aufgabe
Betrachte die Animation in Abb. 3 und beschreibe, wohin der am Tripelspiegel dreifach reflektierte Strahl reflektiert wird.
Fotografieren eines Tripelspiegels
Die beiden Aufnahmen, die der Seite von Andreas Rittershofer entnommen wurden, zeigen, dass der Fotograph - egal aus welcher Lage er einen Tripelspiegel fotografiert - sich selbst fotographiert.
Dabei besteht sein Bild aus mehreren nicht genau zusammenpassenden Teilen, die durch unterschiedliche Strahlengänge zustande kommen.
Reflexion im Straßenverkehr
Die bekannteste Anwendung sind Rückstrahler, die an den Rückseiten von Fahrzeugen, an den Speichen von Fahrrädern, an Schulranzen und Kleidungsstücken angebracht werden, damit diese in der Nacht dem Autofahrer, der sie bestrahlt gut erkennbar werden. Rechts die Rückseite eines solchen Rückstrahlers, wie sie von Andreas Rittershofer fotografiert wurde.
Auch Warnschilder sind mit solchen Reflektoren versehen.
Reflexion auf von Radarstrahlen
Tripelspiegel reflektieren auch nicht sichtbare Strahlung wie bspw. Radarstrahlen in Richtung des Senders zurück. Daher stellt man bei der Erdvermessung vom Flugzeug oder von Satelliten aus bspw. spezielle Messreflektoren auf der Erde auf. Ein solcher Reflektor ist im linken der beiden Bilder dargestellt und dient als Fixpunkt für die Vermessung, da er im Radarbild besonders gut sichtbar ist.
Das rechte der beiden Bilder zeigt einen Radarreflektor, der unten an Wetterballons angehängt wird. Da er die Reflexion in Richtung Erde verbessert, kann man den Ballon mit Reflektor von der Erde aus einfacher mittels Radar orten.
Tripelprismen
Ein Tripelspiegel, der anstelle von einfachen, geraden Spiegeln die Totalreflexion an den Rückseiten eines Glasprismas zur Spiegelung nutzt, wird Tripelprisma genannt. Solche Tripelprismen wurden von Apollo-Missionen auf dem Mond platziert. Dort dienen sie als Reflektoren zur Bestimmung der Entfernung Erde-Mond. Mehr Infos dazu findest du auf der Seiten Mondentfernung.