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Wie funktionieren Spiegel?

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Die meisten von uns benutzen Spiegel jeden Tag, ohne innezuhalten, um darüber nachzudenken, wie sie tatsächlich funktionieren. Warum reflektieren Spiegel Bilder ihrer Umgebung, während andere Objekte dies nicht tun? Warum können wir uns in Spiegeln sehen und was passiert eigentlich, wenn wir in einen Spiegel schauen?

In Anbetracht der nahezu magischen Funktion von Spiegeln ist ihr Aufbau überraschend einfach. Die meisten Haushaltsspiegel bestehen aus Glas mit einer dünnen Metallschicht (normalerweise Aluminium) und mehreren Farbschichten. Es stellt sich heraus, dass Glas nicht der wichtigste Bestandteil eines Spiegels ist. Stattdessen erfüllt die Glasoberfläche eines Spiegels eine überwiegende Schutzfunktion, indem sie die hauchdünne, extrem glatte Metallschicht dahinter bewahrt. Licht geht durch den Glasteil des Spiegels und wird vom Metall reflektiert. Eine ähnliche Schutzfunktion erfüllt die Lackschicht auf der Rückseite des Spiegels, die das Metall an Ort und Stelle hält.

Aber warum reflektieren Spiegel einzigartig? Wenn Licht auf einen Spiegel trifft, reflektiert es jede Farbe im sichtbaren Spektrum. Die meisten Objekte absorbieren einige Farben und reflektieren andere, wodurch unsere Wahrnehmung der Farbeigenschaften von Dingen entsteht. Wenn Licht beispielsweise auf eine Banane trifft, absorbiert es alle Farben außer Gelb, das es reflektiert, wodurch die Banane gelb erscheint. Vielleicht erinnern Sie sich auch aus der Schule daran, dass weiße Gegenstände (wie ein Stück Druckerpapier oder eine weiße Wand) ähnlich wie Spiegel alle Farben des sichtbaren Spektrums reflektieren.

Der Grund, warum Spiegel reflektierend sind und andere flache weiße Oberflächen nicht, liegt darin, dass sie auf mikroskopischer Ebene glatt sind. Während Oberflächen wie Wände oder Papier mit bloßem Auge glatt aussehen können, sind sie, wenn Sie nah genug heranzoomen, tatsächlich ziemlich holprig. Wenn Lichtstrahlen auf raue Oberflächen treffen, werfen sie das Licht in alle Richtungen zurück. Dies wird als diffuse Reflexion bezeichnet. Metall und Glas sind dagegen sehr glatt und reflektieren das Licht direkter. Dies wird als spiegelnde Reflexion bezeichnet. Wenn das schwer vorstellbar ist, stellen Sie sich vor, Sie werfen einen Haufen Tennisbälle gegen eine Wand. Wenn alle Bälle in einem geraden Winkel geworfen werden, würden Sie erwarten, dass sie alle im gleichen Winkel zurückprallen, egal wo sie auf die Wand treffen. Stellen Sie sich nun vor, Sie werfen die Tennisbälle auf eine unebene Oberfläche wie eine zerklüftete Felswand – je nachdem, wo sie auftreffen, prallen die Bälle in verschiedenen Winkeln zurück. Ihre Flugbahnen werden unterschiedlich sein, weil sie auf eine unebene Oberfläche treffen.

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Das gleiche Prinzip funktioniert, wenn Licht auf andere glatte Oberflächen trifft, wie ein ruhiges dunkles Wasser. Wenn Sie an einem windstillen Tag in einen See schauen, können Sie Ihr Spiegelbild sehen, da die glatte Wasseroberfläche eher eine spiegelnde als eine diffuse Reflexion erzeugt. Aber wenn ein starker Windstoß kommt und das Wasser kräuselt, wird Ihr Spiegelbild verzerrt oder diffuser.