www.eine-weibliche-physik.de -   Startseite   » Physik   »   Licht  »   Spiegel
08. 03. 2008
Grundfragen der Physik,
neu gestellt und beantwortet von einer Frau
Startseite Inhalt Neues Fremdtexte Kinder-Spiel Wittenberg
Struktur Atommodell Mathematik
Physik
Spiegel
 
Der rätselhafte Spiegel
ein Blick auf, nicht in den Spiegel  geworfen -  der Spiegel ist ein Hologramm

Spiegel üben eine starke Faszination auf uns  Menschen aus - und das nicht nur wegen des eigenen Spiegelbildes.  Geschichten über "Zauberspiegel", die einem die Wahrheit sagen (Schneewittchen), in die Ferne sehen können oder in die man sogar hineinsteigen kann, sind zahlreich. Der Spiegel hat noch immer etwas Rätselhaftes, Geheimnisvolles an sich.
Auf dieser Seite hoffe ich, einen Teil dieses Rätsels aus physikalischer Sicht erklären zu können:

Die Übersicht:
  1. Anmerkung
  2. Der Spiegel traditionell gesehen  - das klassische Strahlenmodell des Lichtes
  3. Der Beobachter sieht im Spiegel "ein" Spiegelbild
  4. Der Blick "auf" den Spiegel - Was passiert an der Spiegeloberfläche - unabhängig von einem Beobachter?
  5. Ein Objektpunkt wird von jedem Punkt der Spiegeloberfläche "gesehen"
6. Das Hologramm :
Jeder einzelne Punkt des ebenen Spiegels spiegelt alle Objektpunkte vor ihm - Der Spiegel ist ein Hologramm !
1. Anmerkung
In den folgenden Darstellungen beziehe ich mich auf den ebenen Spiegel. Dabei biete ich eine neue Sichtweise auf den  Spiegel an. Leider schaffe ich es zeitlich nicht, diese Sichtweise auch für den konvexen und den konkaven Spiegel durchzuspielen. Doch es interessiert mich sehr, welche Schlußfolgerungen sich daraus ergeben würden. Deshalb bitte ich Sie, mir dabei zu helfen. Ich würde mich sehr  über ein entsprechendes Feedback freuen und es auch mit Vergnügen auf dieser Seite veröffentlichen.
eine offene Frage      
siehe auch die Fragen-Übersicht: Fragen
2. Spiegel, traditionell gesehen
 
Sie kennen das klassische Strahlen-Modell des Lichtes, bei dem über Einfalls- und Ausfallswinkel eines einzelnen Strahles  an der Spiegeloberfläche Aussagen getroffen werden. Der Strahl ist im Photonen- also Teilchen-Modell des  Lichtes besondes anschaulich vorstellbar: wie bei einem Tischtennisball, bei dem "Einfallswinkel = Reflexionswinkel" ist - genau so kann man es sich vorstellen - prallt das Licht an der Spiegeloberfläche ab.  Trifft dieser Strahl das menschliche Auge, sieht der Mensch "ein Spiegelbild". So einfach - so anschaulich - und so primitiv werden die Schüler abgespeist.
Der Basis-Lehrsatz lautet:

                                  "Licht breitet sich geradlinig aus."
3. Der Beobachter sieht "in" den Spiegel  - er sieht "ein" Spiegelbild
 
Die klassische Spiegel-Optik arbeitet mit dem Begriff des Beobachters: das Spiegelbild benötigt einen Beobachter, um erkannt zu werden.  Auch wenn zwei verschiedene Beobachter von zwei verschiedenen Orten aus in den Spiegel sehen, sehen sie das Bild "am gleichen Ort". Ich will hier diese Darstellung nicht noch verbreiten, sie ist in den üblichen Lehrbüchern und Nachschlagewerken nachlesbar.
In einem Lehrbuch für den Schulunterricht fand ich die Frage, ob das Spiegelbild auch existiert, wenn kein Beobachter da ist. Eine Antwort auf diese so tief in die erkenntnistheoretischen Grundlagen eintauchende Frage enthielt das Schulbuch - wenn ich mich recht erinnere - nicht.


(Es war ein Lehrbuch für das 7. oder 8. Schuljahr - die Quelle ergänze ich, wenn ich sie wiedergefunden habe)
4. Der Blick "auf" den Spiegel
 
Nun bitte ich Sie, mit mir gemeinsam etwas ganz anderes zu tun: In der bisherigen Darstellung ging es ausschließlich um das Spiegelbild und um die Frage, was ein Beobachter sehen kann. Nun sehe ich mir nicht an, was ein Beobachter sehen kann, sondern  ich versuche zu verstehen, was mit dem Spiegel und dem Licht passiert: ich sehe auf die Oberfläche des  Spiegels.

Unabhängig von einem Beobachter passiert folgendes:
Das Licht einer Lichtquelle trifft auf ein Objekt vor dem Spiegel.  Ich wähle als Beispiel eine Bleistiftspitze. Von jedem Objektpunkt, von jedem Punkt der Bleistiftspitze vor dem Spiegel wird dieses eintreffende Licht reflektiert und nach alle  (!) Seiten ausgesandt. Dieses Licht  hat sich so verändert, daß es die Information über Farbe und Form der Bleistiftspitze in sich trägt. Es erreicht die Spiegeloberfläche. Wo trifft das Licht, das von dieser  Spitze eines  Bleistiftes reflektiert wird, auf die Spiegeloberfläche, an welchem Punkt des Spiegels?  
     Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, daß ein Gegenstand keinen Schatten auf einen Spiegel wirft? "Auf" meint, daß kein dunkler Fleck an der Oberfläche des Spiegels auftaucht, so wie auf einer normalen Oberfläche.  Der Schatten ist nur im Spiegelbild zu sehen.
5.  Jeder Punkt des Spiegels wirft ein "Licht-Bild", ein Spiegelbild eines Objektpunktes zurück
 
Es ist erstaunlich,  wenn man es erst einmal erkannt hat, wundert man sich nur noch, warum es nicht  schon lange so in den Lehrbüchern beschrieben wird:
Dieses Licht, das die Bleistiftspitze aussendet, wird von jedem Punkt des Spiegels - so sich kein anderer Gegenstand zwischen Bleistiftspitze und Spiegel  befindet -  reflektiert. Jeder Punkt des Spiegels reflektiert das Licht, das von der Bleistiftspitze kommt. In jedem Punkt der Spiegeloberfläche ist folglich ein "Abbild" der Bleistiftspitze vorhanden in dem Sinne, daß jeder Punkt ein solches "Licht-Bild" zurückwirft, reflektiert und von jedem Punkt des Spiegels aus dieses reflektierte Licht in ein Beobachterauge treffen kann. Der Spiegel produziert folglich "unendlich viele" Spiegelbilder der Bleistiftspitze.

Jeder Beobachter sieht sehr wohl - je nachdem, auf welcher Position er sich gegenüber Spiegel und Bleistift befindet - ein anderes Spiegelbild. Es erscheint nur als "das gleiche", wenn er seine Position vor dem Spiegel ändert.    

Ein Test z. B. mit einem Blindfleck auf dem Spiegel kann das sehr schön nachweisen. Ich selbst habe den Rahmen eines Bildes, das gegenüber einem großen Spiegel hing, aus unterschiedlicher Beobachterposition im Spiegel betrachtet und auf der Spiegeloberfläche gekennzeichnet, von wo das Licht ausging.
6.   In jedem einzelnen Punkt des Spiegels spiegeln sich alle Objektpunkte vor ihm - das Teil (der Punkt) spiegelt das Ganze  
 
Andererseits kann man  mit dieser  Betrachtungsweise erkennen, daß jeder Punkt der Spiegeloberfläche alle Punkte vor dem Spiegel abbildet. In jedem Punkt des Spiegels treffen sämtliche Informationen über die Welt vor dem Spiegel zusammen.
 
 

  Der Spiegel, dieses rätselhafte optische Objekt,

ist ein Hologramm!
Diese Beschreibung wird noch etwas ausführlicher und durch Zeichnungen anschaulicher gemacht werden.
 
Die beste Möglichkeit, dieses optische Phänomen bildlich-graphisch darzustellen, ist mit der Kugel- bzw. Kreiswelle gegeben. Dieses Modell macht außerdem einen zweiten, in der "klassischen" Darstellung des Spiegelphänomens i. a. nicht berücksichtigten Aspekt deutlich: die zeitliche Differenz, die an den einzelnen Punkten des Spiegels auftritt bezüglich der Ankunftszeit des "Signals", das "gleichzeitig" von einem Objektpunkt vor dem Spiegel ausgesendet wurde.
Doch fürs erste hoffe ich hier schon ein interessantes Phänomen zur Diskussion gestellt zu haben.
Eine "weibliche" Physik  / Physik  / Licht / Spiegel