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Reflexionsgesetz 07:19 min

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Transkript Reflexionsgesetz

Reflexionsgesetz

Hallo. Hast du dich schonmal gefragt, warum eigentlich nachts die Leitpfosten am Straßenrand viel heller leuchten, als die Umgebung, obwohl man sie mit der selben Lampe anstrahlt? Oder warum man beim Fahrrad die Katzenaugen so deutlich sieht?

In diesem Video möchte ich dir diese Phänomene erklären und zeigen, was das mit der Apollo 11 Mission zum Mond zu tun hatte. Wir sprechen in diesem Video über das Reflexionsgesetz, also die Reflexion von Licht an festen Körpern.

Dazu wollen wir uns als erstes anschauen, was es mit dem Strahlenmodell des Lichtes auf sich hat. Danach sprechen wir über die Reflexion an glatten und rauen Oberflächen. Anschließend zeige ich dir, wie man Lichtwege konstruiert. Und zum Schluss klären wir die Funktion von Tripelspiegeln und natürlich die Sache mit der Apollo Mission. Fangen wir also mit dem Modell des Lichtstrahls an.

Licht kann auf viele verschiedene Arten beschrieben werden. Im Lichtstrahlmodell senden Lichtquellen, wie z.B. die Sonne oder eine Lampe ihr Licht in Form von Strahlen in alle Richtungen aus. Dabei breitet sich jeder einzelne Lichtstrahl immer geradlinig aus.

Das kann man deutlich sehen, wenn wir zum Beispiel die Lampe - hier als Schaltsymbol dargestellt - fast komplett mit einem Schirm abdecken und nur einen ganz kleinen Spalt frei lassen. Jetzt sehen wir ein schmales Lichtbündel, dass aus vielen schmalen Lichtstrahlen besteht. Ein einzelner Lichtstrahl kennzeichnet dabei den Weg, auf dem sich das Licht ausbreitet.

Fällt so ein Lichtstrahl in unser Auge, dann können wir genau in die Lampe schauen. Der Lichtstrahl zeigt uns also, wo das Licht herkommt und wo es hingeht.

Kommen wir nun zur Reflexion. Wenn wir in den Strahlengang eines Lichtstrahles einen Spiegel halten, dann ändern wir die Ausbreitungsrichtung des Lichtrahls. Der Strahl wird reflektiert. Wir unterscheiden nun zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl. Dabei gilt das Reflexionsgesetz, welches besagt, dass der Einfallswinkel Alpha und der Reflexionswinkel Alpha Strich gleich groß sind. Das bedeutet, der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Lot zum Spiegel ist genauso groß, wie der Winkel zwischen dem Lot und dem reflektierten Strahl.

Wird der Einfallswinkel größer, ändert sich auch der Reflexionswinkel auf den selben Wert. Dabei liegen der einfallende Strahl, das Lot und der reflektierte Strahl immer in einer Ebene. Eine Ebene wäre zum Beispiel ein Blatt Papier auf dem du zeichnest. Bei zwei Dimensionen, also die Höhe und Breite des Blattes ist das völlig klar. Wichtig wird dieser Zusatz, wenn wir dreidimensionale Situationen betrachten.

Dieses Reflexionsgesetz gilt jedoch nur für sehr glatte Flächen, wie zum Beispiel für einen Spiegel oder eine sehr ruhige Wasseroberfläche. Ist die Oberfläche rau, wie zum Beispiel bei einer Zimmerwand, dann wird das Licht in alle möglichen Richtungen reflektiert.

Aber zurück zum Spiegel. Wollen wir nun vorhersagen, wie und in welche Richtung ein Lichtstrahl reflektiert wird, müssen wir mithilfe des Reflexionsgesetzes den Lichtweg konstruieren. In dieser Situation haben wir zwei Spiegel, die rechtwinklig, also in einem Winkel von 90 Grad, zueinander stehen. Das nennt man einen Doppelspiegel. Fällt nun ein Lichtstrahl auf einen der Spiegel, messen wir zunächst den Einfallswinkel. Dieser beträgt hier 40 Grad. Nach dem Reflexionsgesetz ist der Reflexionswinkel also auch 40 Grad.

Der reflektierte Strahl fällt nun auf den nächsten Spiegel. Dort ist er ja wieder ein einfallender Strahl und wir messen wieder den Einfallswinkel. Dieser beträgt 50 Grad. Der Reflexionswinkel ist somit ebenfalls 50 Grad und wir können den reflektierten Strahl zeichnen.

Fällt dir etwas auf? Der erste einfallende Strahl und der letzte reflektierte Strahl verlaufen genau parallel. Und das beste daran: Das ist immer so. Egal unter welchem Winkel ein Lichtstrahl in den Doppelspiegel fällt, der letztendlich reflektierte Strahl wird wieder zur Quelle reflektiert.

Tja, nun findet das aber alles nur in einer Ebene statt. Was machen wir denn, wenn ein Lichtstrahl schräg einfällt? Na klar! Wir nehmen einfach noch einen Spiegel! Und schon haben wir einen Dreifachspiegel, einen sogenannten Tripelspiegel. Jetzt kann das Licht wirklich aus allen möglichen Richtungen einfallen und es wird immer wieder zur Lichtquelle reflektiert. Deshalb nennt man solche Spiegel auch Retroreflektoren.

Und genau solche Reflektoren sind in den Leitpfosten oder in den Katzenaugen vom Fahrrad eingebaut. Da sie das Licht einer Lampe immer genau zurück zum Sender reflektieren, sind diese Objekte besonders hell, wenn sie angestrahlt werden.

Und was hat das nun mit Apollo 11 zu tun? Nun, das Raumschiff der Apollo 11 Mission hat 1961 auf dem Mond solche Tripelspiegel hinterlassen. Und wenn man jetzt von der Erde mit einer starken Lichtquelle, also zum Beispiel einem Laserstrahl, genau diese Stelle des Mondes anstrahlt, dann kommt das Licht genau zurück zum Sender.

Das dauert ca. 1,28 Sekunden. Und mit dieser Zeit und der Lichtgeschwindigkeit c kann man dann die Entfernung zwischen Erde und Mond berechnen. Diese Entfernung beträgt rund 384.000 Kilometer. Mit der Hilfe von Tripelspiegeln können wir also ziemlich genau messen, wie weit der Mond von der Erde entfernt ist.

Was haben wir jetzt alles gelernt? Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus und werden an glatten Flächen nach dem Reflexionsgesetz reflektiert. Dabei liegen das Lot sowie der einfallende und reflektierte Strahl immer in einer Ebene.

Sind 3 Spiegel jeweils im 90 Grad Winkel miteinander verbunden, entsteht ein Tripelspiegel. In diesen Tripelspiegel kann Licht aus unterschiedlichen Richtungen einfallen und es wird immer zur Lichtquelle zurück reflektiert. Diese Tripelspiegel finden wir z.B. in Reflektoren bei Leitpfosten und Fahrradreflektoren und es befindet sich einer auf dem Mond, der zur Entfernungsmessung genutzt werden kann.

Du kannst dir solche Tripelspiegel auch selber mal genau anschauen. Vielleicht hast du ja noch ein kaputtes Katzenauge oder einen Rückstrahler irgendwo zu liegen. Dann kannst du gut die gezackte, pyramidenförmige Struktur der Oberfläche erkennen oder die Zacken sogar erfühlen.

Viel Spaß beim Erforschen!

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11 Kommentare
  1. Default

    Das Reflexionsgesetz kann auch Alpha=Beta heißen.:-)

    Von Perinpanayagam R., vor 2 Tagen
  2. Ungespielt

    echt super

    Von Rstierke, vor 14 Tagen
  3. Default

    Gutes Video

    Von Tanja Becker27, vor etwa einem Monat
  4. Penguins

    Gutes Video aber ewas zu schnel erklärt.

    Von Chandrawali B., vor etwa 2 Monaten
  5. Default

    vielen dank das hat mir sehr geholfen :)
    das ganze physik team ist top!!!

    Von Mia :), vor 11 Monaten
  1. Default

    Super
    Die Arbeit war SUPER !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    Von Piet Lasse Johannsen, vor mehr als einem Jahr
  2. Default

    Danke!! Musste es mir zwar 2-3 male angucken aber nun habe ich es verstanden.:-)

    Von Anjelimi, vor mehr als einem Jahr
  3. Default

    wow danke!!! Hat mir voll geholfen :-)

    Von Lena0812, vor fast 2 Jahren
  4. Default

    Hallo! Wie alle Videos von euch richtig, richtig gut!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Danke!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    Von Sonnenschein2001, vor mehr als 2 Jahren
  5. Default

    hat mir echt geholfen, voll gut erklärt

    Von Lars S., vor mehr als 2 Jahren
  6. Default

    ok danke hat mir geholfen habs nämlich wiederholt

    Von Lilli K., vor mehr als 2 Jahren
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