LICHTREFLEXION: ELEMENTE, GESETZE UND ANWENDUNGEN - KÖRPERLICH - 2025

Die Reflexion von Licht ist das optische Phänomen, durch das ein Lichtstrahl seine Richtung ändert und reflektiert wird, wenn er auf die Trennfläche zweier Medien trifft, ohne diese Oberfläche kreuzen zu können.

Es ist ein grundlegendes Phänomen, das in der Natur auftritt und das bereits im klassischen Griechenland untersucht wurde. Die Gesetze zur Lichtreflexion wurden jedoch erst im 17. Jahrhundert erlassen. Es war der niederländische Wissenschaftler W. Snell, der die Gesetze sowohl der Reflexion als auch der Brechung definierte. Auf diese Weise wurden diese Gesetze Snells Gesetze genannt.

Lichtreflexion im Wasser. Pixabay

Die Reflexion selbst ist ein allgemeines Phänomen, das alle Wellen betrifft, obwohl der Fall des Lichts am repräsentativsten ist. Jedes Mal, wenn Licht auf einen Körper fällt, tritt eine Reflexion auf. Je nachdem, welche Farben des Spektrums der Körper absorbiert und welche reflektiert, sehen wir den Körper der einen oder anderen Farbe.

Reflexion ist auch in unserem täglichen Leben in Dingen vorhanden, die so alltäglich sind wie die Bildung von Bildern in Spiegeln. Diese Bilder können aus den Reflexionsgesetzen erklärt werden. Es ist auch in den auf der Wasseroberfläche reflektierten Bildern zu sehen, obwohl in diesem Fall auch das Phänomen der Brechung auftritt.

Elemente

Bei der Untersuchung der Lichtreflexion müssen folgende Elemente berücksichtigt werden: Licht, die beiden Medien, die Trennfläche der Medien, der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und die Normale zur Trennfläche .

In der Physik umfasst der Begriff Licht das gesamte im elektromagnetischen Spektrum enthaltene Strahlungsfeld, wobei der Begriff sichtbares Licht dem Teil des Spektrums vorbehalten ist, den das menschliche Auge wahrnimmt.

In der Reflexion müssen zwei Mittel unterschieden werden. Das erste ist das Medium, durch das sich die Welle bewegt. Die zweite kreuzt sie entweder nicht oder wenn dies der Fall ist, tritt die Brechung der Welle auf. Zwischen den beiden Medien befindet sich die sogenannte Medientrennung.

Die Normale ist eine Linie senkrecht zur Trennebene des Mediums. Der einfallende Strahl wird als Lichtstrahl bezeichnet, der durch das erste Medium die Trennfläche erreicht. Der reflektierte Strahl ist seinerseits derjenige, der reflektiert wird, nachdem der einfallende Strahl mit dieser Oberfläche kollidiert.

Reflexionsgesetze

Obwohl Euklid im dritten Jahrhundert vor Christus der erste war, der Reflexionsgesetze veröffentlichte, war die Wahrheit, dass es 1621 mit dem niederländischen Astronomen und Mathematiker Willebrord Snell van Royen war, als die aktuellen Gesetze der Reflexion und Brechung festgelegt wurden. .

Die beiden Reflexionsgesetze werden unten diskutiert.

Erstes Gesetz

Das erste Gesetz ist in der folgenden Aussage zusammengefasst: Der einfallende Strahl, die Normale (oder senkrecht zur Ebene) und der reflektierte Strahl befinden sich in derselben Raumebene.

Winkel der Lichtreflexion. Kein maschinenlesbarer Autor angegeben. Arvelius vermutete (basierend auf urheberrechtlichen Ansprüchen).

Zweites Gesetz

Das zweite Reflexionsgesetz besagt, dass der Reflexionswinkel genau dem Einfallswinkel entspricht.

Fermats Prinzip

Sowohl die beiden vorhergehenden Reflexionsgesetze als auch die Brechungsgesetze können aus Fermats Prinzip abgeleitet werden. Dieses Prinzip besagt, dass der Weg, dem ein Lichtstrahl zwischen zwei Orten im Raum folgt, immer derjenige ist, der die kürzestmögliche Zeit benötigt.

Totalreflexion des Lichts

Eine Totalreflexion des Lichts tritt auf, wenn Licht auf ein Medium mit einem Brechungsindex n ₂ trifft , der kleiner ist als der des Mediums, in dem es gefunden wird, n ₁ . In diesem Fall kann das Licht die Trennfläche beider Medien nicht passieren und wird vollständig reflektiert.

Dies tritt natürlich nur bei Einfallswinkeln auf, die größer sind als die als kritischer Winkel bezeichneten.

Totalreflexion ist die Ursache für das Funkeln, das in einem geschliffenen Diamanten zu sehen ist.

Arten der Reflexion

Es gibt verschiedene Arten von Reflexionen: spiegelnd, diffus oder gemischt. Ob die eine oder andere Art der Reflexion stattfindet, hängt hauptsächlich von der Art der Oberfläche auf ihrem Weg ab.

Spiegelreflexion

Wenn Licht auf eine glatte, polierte Oberfläche fällt, tritt Spiegelreflexion auf.

Diffuse Reflexion

Wenn stattdessen Licht auf eine unpolierte Oberfläche fällt, tritt Reflexion in alle Richtungen im Raum auf. Es wird also gesagt, dass es eine diffuse Reflexion gegeben hat.

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Gemischte Reflexion

Wie der Name schon sagt, tritt eine gemischte Reflexion auf, wenn eine Kombination der beiden vorhergehenden auftritt.

Anwendungen

Die Reflexion von Licht hat unterschiedliche Anwendungen. So wird beispielsweise das Phänomen der Totalreflexion in dem sogenannten Porro-Prisma verwendet, das bei der Herstellung von Ferngläsern verwendet wird.

Die Totalreflexion wird auch zur Lichtausbreitung in Glasfaserkabeln verwendet. Wenn Sie also zu Hause über eine Glasfaser-Internetverbindung verfügen, sollten Sie wissen, dass ein Teil der Verantwortung für deren Genuss auf der Totalreflexion des Lichts beruht.

Retroreflexion

Retroreflexion ist eine Anwendung der Lichtreflexion, die darin besteht, Licht unabhängig von seinem Einfallswinkel zurück zum Ursprung oder zur Quelle zu reflektieren. Um dies zu erreichen, werden flache reflektierende Oberflächen verwendet.

Eine spezielle Anwendung der Retroreflexion sind Verkehrszeichen. Dadurch kann das Licht der Scheinwerfer direkt in die Ursprungsrichtung reflektiert werden. Somit erscheint das Signal verstärkt, so dass der Fahrer die Warnung vor der Gefahr erhält.

Experiment

Das Phänomen der Lichtreflexion kann mit einigen einfachen Heimversuchen wie dem unten vorgeschlagenen verifiziert werden. Sie können es zu Hause ohne Risiko tun und sehen, wie die Physik an Ihren Fingerspitzen ist.

Totalreflexion des Lichtexperiments

Um dieses Experiment durchzuführen, benötigen Sie nur ein Glas, Wasser, Milch und einen Laserpointer.

Füllen Sie zuerst das Glas mit Wasser und fügen Sie dann ein paar Tropfen Milch hinzu. Sobald dies erledigt ist, zeigt der Laserpointer auf das Glas unterhalb des Wasserspiegels. Auf diese Weise tritt der Lichtstrahl des Zeigers durch das Wasser und wird mit der Luft auf der Wasseroberfläche reflektiert.

Darüber hinaus ist es dank der im Wasser gelösten Milchtröpfchen möglich, den gesamten Weg der Lichtwelle zu verfolgen und sowohl den einfallenden als auch den reflektierten Strahl perfekt zu beobachten. In jedem Fall ist es ideal, das Experiment in einem Raum mit wenig Licht durchzuführen, um das Muster der reflektierten Welle besser zu erfassen.

Ursachen

Wie wir zuvor erklärt haben, tritt dieses Phänomen nur auf, wenn das Licht von einem Medium mit einem höheren Brechungsindex zu einem Medium mit einem niedrigeren Index übergeht. In gleicher Weise muss das Licht dazu die Trennung der Medien mit einem Winkel beeinflussen, der größer als der sogenannte kritische Winkel ist.

Fazit

Die Reflexion von Licht ist ein natürliches Phänomen, das uns täglich in unserem Leben begleitet. Dies ist so weit, dass wir dank ihm Farben wahrnehmen. Es gibt Hinweise auf seine Studie bereits im klassischen Griechenland, obwohl erst im 17. Jahrhundert mit Snell die Regeln, die es regeln, definiert wurden.

Gegenwärtig sind seine Anwendungen vielfältig. Einige hätten Sie sich sicherlich nicht vorgestellt, und sie sind an unerwarteten Prozessen wie der Übertragung von Informationen über Glasfaserkabel beteiligt.

Nicht nur die Physik ist in allem, wenn sie uns umgibt, auch das Licht begleitet uns untrennbar bei unserer Entdeckung der Realität. Nicht umsonst ist es ihr zu verdanken, dass wir die Welt um uns herum wahrnehmen.

Verweise

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2. Burke, John Robert (1999). Physik: die Natur der Dinge. Mexiko DF: Internationale Thomson-Redakteure.
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5. Lekner, John (1987). Reflexionstheorie, elektromagnetischer Wellen und Teilchenwellen. Springer.