Optische Reflexionseinrichtungen
In unserem täglichen Leben begegnen uns zahlreiche Objekte, die in der Lage sind, Licht zu reflektieren. Zu den bemerkenswertesten gehören:
Lichtmikroskop
Das Lichtmikroskop ist ein Werkzeug, das Linsen verwendet, um sehr kleine Bilder zu vergrößern, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Eine der bekanntesten Varianten ist das zusammengesetzte Mikroskop, das mindestens zwei konvexe Linsen enthält: eine oder mehrere Objektive sowie ein oder mehrere Okulare. Die Vergrößerung aller Linsen wird multipliziert, um die Gesamtheit der Vergrößerung des Mikroskops zu erhalten. Einige Lichtmikroskope können Objekte mehr als 1000-fach vergrößern.
Teleskop
Diese Geräte verwenden konvexen Linsen, um vergrößerte Bilder zu erzeugen, beispielsweise von fernen Sternen, und ermöglichen es, Himmelskörper zu beobachten, die nur klein erscheinen, weil sie sehr weit entfernt sind. Es gibt zwei grundlegende Typen von Teleskopen: Sie bestehen aus einer Kombination von zwei Spiegeln und einer Linse, wobei Lichtstrahlen auf die Oberfläche des konkaven Spiegels treffen, reflektiert werden und anschließend auf die Fläche des flachen Spiegels fallen, der die einfallenden Lichtstrahlen zusätzlich auf die Linse zurückwirft.
Kamera
Eine Kamera ist ein optisches Gerät, das Bilder von Objekten aufnimmt und auf einem Film oder durch einen elektronischen Sensor speichert, der das Bild digital erfasst. Alle Kameras formen Bilder nach dem gleichen grundlegenden Prinzip.
Optische Fasern
Optische Fasern finden Anwendung in der Medizin und Kommunikation. Sie basieren auf dem Prinzip der totalen internen Reflexion, bei dem die Lichtstrahlen, die durch die Wände der Fasern geleitet werden, kontinuierlich reflektiert werden. Diese Technologie wird für Internetkabel eingesetzt, um Daten mit hohen Geschwindigkeiten zu übermitteln, für Endoskope, um das Innere von Patienten zu betrachten, sowie in Fahrzeugbeleuchtungen und anderen dekorativen Anwendungen in Wohnräumen.
Seitenspiegel
Diese Spiegel sind in Fahrzeugen zu finden und bestehen aus konvexen Spiegeln. Wenn Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Spiegels treffen, werden sie zurückgeworfen, wodurch der Fahrer Objekte sowohl an den Seiten als auch hinter dem Fahrzeug sehen kann. Rasier- und Zahnarztspiegel bestehen aus konkaven Spiegeln, die ebenfalls Lichtstrahlen zurückreflektieren und eine vergrößerte Sicht auf die Objekte ermöglichen.
Das Konzept der Lichtreflexion
Unter Lichtreflexion (Reflection of Light) versteht man den Vorgang, wenn ein Lichtstrahl auf eine glatte Oberfläche trifft (reflected ray) und zurückreflektiert wird. Der einfallende Lichtstrahl, der auf die Oberfläche trifft, bewirkt die Reflexion des Lichts von der Oberfläche. Der zurückgeworfene Strahl wird als reflektierter Strahl bezeichnet (Reflection of Light). Wenn der Strahl senkrecht auf eine reflektierende Oberfläche trifft, spricht man von einem Normalstrahl (normal). Die Lichtreflexion wird in folgende Arten unterteilt:
- Regelmäßige Reflexion (Regular reflection)
- Streuwirkung (Diffused reflection)
- Mehrfache Reflexion (Multiple reflection)
Wie tritt Lichtreflexion auf?
Lichtreflexion tritt auf, wenn Wellen auf eine Oberfläche oder Grenze treffen, die nicht in der Lage ist, die Energie der Strahlung zu absorbieren, und die Wellen daher von der Oberfläche zurückgeworfen werden. Ein Beispiel hierfür ist die glatte Wasseroberfläche eines Teichs, bei dem das Licht reflektiert wird, um ein klares Bild der umgebenden Szene zu erzeugen. Wenn jedoch ein Gegenstand in den Teich geworfen wird, verstören die Wellen die Wasseroberfläche und unterbrechen somit die Reflexion des Lichts.
Die sichtbare Lichtreflexion spielt eine entscheidende Rolle in der Funktionsweise aller modernen Mikroskope. Hier wird das Licht mithilfe flacher Spiegel innerhalb des Mikroskops reflektiert, um den Lichtstrahl durch Linsen zu lenken, die virtuelle Bilder erzeugen, die vom Auge wahrgenommen werden können (Linsen). Zusätzlich kommen sogenannte Strahlenteiler zum Einsatz, die es ermöglichen, bestimmtes Licht während des Transfers anderer Lichtstrahlen gleichzeitig in unterschiedliche Teile des optischen Systems zu lenken. Weitere optische Komponenten im Mikroskop, wie speziell gestaltete Prismen, Filter und Beschichtungen der Linsen, tragen zur Bildbildung bei, wobei sie stark auf die Lichtreflexion angewiesen sind.