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Grundwissen

Reflexionsgesetz

Das Wichtigste auf einen Blick

Das Reflexionsgesetz besagt:

  • Der einfallende Strahl, das Einfallslot und der reflektierte Strahl liegen in einer Ebene.
  • Der Einfallswinkel und der Ausfallswinkel sind gleich groß. Es gilt \(\alpha ' = \alpha\).
  • Weiter ist der Lichtweg umkehrbar. Das heißt fällt das Licht aus der Richtung des reflektierten Strahls ein, so wird es in die Richtung des einfallenden Strahls reflektiert.
Aufgaben Aufgaben

reflexion_vers01k_lichtreflex_gru_0.jpg Joachim Herz Stiftung

Fällt ein Lichtstrahl auf einen Spiegel, so wird er an der Spiegeloberfläche (regelmäßig) reflektiert. Er ändert also seine Ausbreitungsrichtung. Wohin genau der Lichtstrahl reflektiert wird, kannst du mithilfe der im Abschnitt Versuche beschriebenen Experimente erkunden. Damit kannst du die Grundzüge des sogenannten Reflexionsgesetzes erarbeiten.

Um das Reflexionsgesetz allgemeingültig und verständlich formulieren zu können, musst du jedoch einige Begriffe und ihre Bedeutung kennen.

Definitionen zur Beschreibung des Reflexionsgesetzes
reflexionsgesetz_bild_1.svg Joachim Herz Stiftung

Als einfallenden Strahl (blau) bezeichnet man den auf die Oberfläche treffenden Lichtstrahl.

Als ausfallenden oder reflektierten Strahl (grün) bezeichnet man den von der Oberfläche zurückgeworfenen Lichtstrahl.

Als Einfallslot (rot) bezeichnet man die Orthogonale (Senkrechte) auf die Oberfläche in dem Punkt, in dem der einfallende Strahl auf die Oberfläche trifft bzw. in dem der reflektierte Strahl die Oberfläche verlässt.

Als Einfallsebene (gelb) bezeichnet man diejenige Ebene, in der der einfallende Strahl, das Einfallslot und der reflektierte Strahl liegen.

Als Einfallswinkel (blau) bezeichnet man den Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Einfallslot. Die Weite des Einfallswinkels bezeichnet man meist mit \({\alpha}\).

Als Ausfalls- oder Reflexionswinkel (grün) bezeichnet man den Winkel zwischen dem Einfallslot und dem reflektierten Strahl. Die Weite des Reflexionswinkels bezeichnet man meist mit \({\alpha '}\).

Man wählt Einfalls- bzw. Ausfallswinkel als Winkel zwischen einfallendem bzw. reflektiertem Strahl und dem Einfallslot, damit bei senkrechtem Einfall des Lichts auf den Spiegel, bei dem die Ablenkung des Lichts \(0^\circ \) beträgt, auch die beiden Winkel die Weite \(0^\circ \) haben.

Umkehrbarkeit des Lichtweges

Die Umkehrbarkeit des Lichtweges ist ein wichtiges Grundprinzip der geometrischen Optik.

reflexionsgesetz_umkehrbarkeit_des_lichtweges.jpg Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Demonstrationsexperiment zur Umkehrbarkeit des Lichtweges
Im linken Bild in Abb. 3 kommt das Licht von links und wird am Spiegel reflektiert. Durch Ablesen der Winkelskala sieht man, dass das Reflexionsgesetz erfüllt ist.

Im rechten Bild in Abb. 3 fällt ein Lichtstrahl genau aus der Richtung auf den Spiegel, in die der Lichtstrahl zuvor reflektiert wurde. Du kannst beobachten, dass der nun reflektierte Lichtstrahl genau dort verläuft, wo zuvor der einfallende Lichtstrahl verlief: Der Lichtweg ist also umkehrbar.

Aufgabe

Welches Bild zeigt den richtigen Strahlverlauf bei der Reflexion am Spiegel?

Achtung: Beachte, dass die Einfallsebene hier genauso wie in der "Definition zur Beschreibung des Reflexionsgesetzes" schräg steht!

loesungsvorschlaege-reflexion.svg Joachim Herz Stiftung

Lösungsvorschläge

Lösung

Bild b) zeigt den richtigen Strahlverlauf, da \(\alpha  = \alpha ' \) gelten muss und einfallende und ausfallender Strahl in einer Ebene liegen müssen.

loesung-reflexion.svg Joachim Herz Stiftung