Basiswissen

Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel: Licht oder eine Wasserwelle^[1] verlässt eine Grenzfläche unter demselben Winkel (von der Größe her), den es auch beim Auftreffen hatte.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel: die Winkel werden traditionell im Bezug auf das Lot (senkrechte Linie) gemessen.☛

Das Reflexionsgesetz einfach formuliert

An einem Spiegel prallt Licht genauso steil wieder ab, wie es vorher aufgetroffen ist. Das gilt auch für Wasserwellen an steilen Hindernissen.

Das Reflexionsgesetz für Licht

Die klassische Darstellung des Reflexionsgesetzes für Licht ist ein gerader Lichtstrahl der schräg auf eine ganz ebene und glatte Fläche trifft. Der Strahl prallt dann unter einem gleich großen Winkel von der Fläche ab, mit der er vorher aufgetroffen ist. Als Bezug für den Winkel verwendet man dabei aus wohl historischen Gründen nicht die Grenzfläche der spiegelnden Fläche selbst sonder ein Lot (senkrechte Linie) dazu. Das Gesetz gilt aber nicht für gewellte oder rauhe Flächen. Siehe mehr unter Reflexion von Licht ↗

Das Reflexionsgesetz für Wellen

Auch Wasserwellen werden nach dem Gesetz Einfallswinkel-gleich-Ausfallswinkel reflektiert. Besonders gut erkennt man das an ebenen und senkrechten Hindernissen wie Hafen- oder Schiffwänden.

In einer flachen Wanne mit Wasser kann man gut erkennen, wie Wasserwellen an einer Wand reflektiert werden.

Durch die Reflexion von Wasserwellen können komplexere Phänomene wie Interferenz, Kreuzseen oder eine sogenannte Clapotis entstehen. Mehr dazu steht im Artikel zur Reflexion (Wasserwellen) ↗

Die partielle Reflexion

Treffen Wellen auf ein Hindernis, so wird oft nur ein Teil der Wellen an der Grenzfläche zu diesem Hindernis reflektiert. Ein anderer Teil dringt in das Hindernis ein und wird dort absorbiert (aufgenommen)^[2] oder tritt ganz durch das Hindernis hindurch. Im letzteren Fall spricht man auch von Transmission (Durchgang). Dass nur ein Teil einer auftreffenden Wellen reflektiert wird gilt sowohl für die modellhaften Wellen des Lichts^[3] wie auch reale Wellen aus Wasser^[4]. Siehe mehr dazu unter partielle Reflexion ↗

Die Totalreflexion von Licht

Trifft Licht sehr flach auf eine Grenzfläche, so wird das gesamte Licht reflektiert. Es gibt keinen Anteil mehr, der durch die Gregenzfläche in das andere Medium, etwa von Luft in Glas, eindringt. Dieses Phänomen bezeichnet man als Totalreflexion ↗

Fußnoten

[1] Siehe auch Reflexion (Wasserwellen) ↗

[2] Bestrahlt man einen Spiegel mit Sonnenlicht, so kann man einerseits ein Bild der Sonne in dem Spiegel erkennen. Das ist das Ergebnis einer Reflexion. Gleichzeitig wird sich der Spiegel durch das Sonnenlicht auch erwärmen. Das ist das Ergebnis einer Absorption, eines Auffangens oder "Schluckens" der Sonnenstrahlen. Siehe mehr unter Absorption ↗

[3] Die Transmission von Licht durch Glas kann man gut beobachten, wenn es draußen dunkel ist. Man macht dann in eine Zimmer eine Lampe an und blickt von außen in den Raum. Man wird die Gegenstände in dem Raum erkennen. Das ist eine Folge des Lichts, das durch die Fensterscheibe nach außen gelangte, also der Transmission. Geht man dann in den Raum kann man von innen auf die Fensterscheibe blicken. Man wird dort Spiegelungen genau der Gegenstände sehen, die man vorher auch von außen erkannte. Die Spiegelung sind ein Ergebnis der reflektierten Wellen. Siehe auch partielle Reflexion ↗

[4] Für Wasserwellen spielt das Eindringen von Wellenenergie in Hindernisse zum Beispiel im Küstenschutz eine Rolle, etwa beim Bau von Deichen. Das wird zum Beispiel behandelt in: Fritz Büsching: Komplexe Reflexionskoeffizienten für Wasserwellen zur Klassifizierung von Brandungseffekten an Küstenschutzbauwerken. In: Die Küste, 78 (2011), 235-258.

[5] Das Reflexionsgesetz für Licht aus dem Jahr 1833, formuliert über eine Normale: "it was very early perceived that in appearances connected with mirrors, flat or curved, the luminous or visual communication is effected in bent lines. When we look into a flat mirror, and seem to see an object, such as a candle, behind it, we should err if we were to extend to this new case the rules of our more familiar experience. We should not now come to touch the candle by continuing the straight line from the eye to a hand or other obstacle, so placed between the eye and the mirror as to hide the candle; this line continued would meet the mirror in a certain place from which it would be necessary to draw a new and different straight line, if we wished to reach the real or tangible candle: and the whole bent line, made up of these two straight parts, is found to be now the line of visual communication, and is to be regarded now as the linear path of the light. An opaque obstacle, placed any where on either part of this bent line, is found to hide the reflected candle from the eye; but an obstacle, placed any where else, produces no such interruption. And the law was very early discovered, that for every such bent line of luminous or visual communication, the angle between any two successive straight parts is bisected by the normal, or perpendicular, to the mirror at the point of bending." In: Hamilton, William Rowan, Sir (1833). On a general method of expressing the paths of light, & of the planets, by the coefficients of a characteristic function. Printed by P.D. Hardy.