Warum spiegelt ein Spiegel?

Question

Woraus besteht ein Spiegel und warum gibt er die Umwelt wieder?

Answer 1

Das einfallende Licht wird reflektiert und fällt dann auf die Netzhaut deines Auges, diese Nervenimpulse werden in dein Hirn weitergeleitet und dort entsteht dann das Bild. Dein Gehirn ist sogar so clever, dir das auf dem Kopf stehend ankommende Bild "richtig" herum zu "zeigen".

Answer 2

@delphin: Im Prin
zip haste recht, aber sone Antwort will hier keiner lesen, sie ist einfach zu lang:P

Grüße, Andreas!

Answer 3

Es gibt verschiedene Arten von Spiegelungen. Wasseroberflächen spiegeln anders als Metalle oder geschichteter Kunststoff.

Aber der "normale" Spiegel aus Glas und einer Silberbeschichtung spiegelt auf Grund der elektischen Leitfähigkeit des Metalles:

In elektischen Leitern befinden sich im Leitungsband quasifreie Elektronen. Die bewegen sich deswegen in elektischen Feldern. Nur aus der Oberfläche können sie nicht heraustreten. Deswegen haben die elektrischen Felder an Leiteroberflächen nur Feldlinien senkrecht zur Oberfläche, da andere Anteile durch die Elektronenbewegungen ausgeglichen werden.

Das Licht kann man nun als elektomagnetisches Wellen ansehen, das eine Elektronenbewegung verursacht. Diese Bewegung wiederum erzeugt selber wieder elektomagnetische Wellen. Und diese müssen eben genau das gespiegelte Licht ergeben, um die Randbedingungen (sO) an der Metalloberfläche zu erreichen.

Die Qualität der Spiegelung hängt dabei von der Leitfähigkeit des Materiales ab. Das ist der Grund, warum Silber genommen wird.

Answer 4

Ein Spiegel ist eine reflektierende Oberfläche, die so glatt ist, dass die reflektierten Lichtstrahlen im Ergebnis ein Bild formen. Gegenstände und Personen, die sich vor dem Spiegel befinden, erscheinen zusätzlich im Spiegel.

Das Abbild richtet sich nach der Beschaffenheit (plan, konkav, konvex, wellig), der Lage (oben, unten oder schräg) sowie der Transparenz (halbtransparent, nicht-transparent) des Spiegels. Unter Umständen können so Zerrbilder entstehen.

Eine weiße Fläche stellt, obwohl sie ebenfalls nahezu alles Licht remittiert, keinen Spiegel dar, da das Licht ungeordnet in alle Richtungen gestreut wird, so dass kein Bild entsteht.

Der klassische Spiegel für den Hausgebrauch besteht aus einer Glasplatte, die auf der Hinterseite eine dünne Silberschicht trägt.

Zum Schutz vor Verkratzen und Oxidation wird die Silberschicht weiter hinten galvanisch verkupfert, und lackiert.

Um Verzerrungen zu verhindern, muss die Glasplatte sehr eben sein, dieses kann durch Einsatz von sogenanntem Floatglas erreicht werden. Bei der Herstellung von Floatglasspiegeln wird das geschmolzene Glas auf ein Bad aus geschmolzenen Zinn, das eine wesentlich höhere Dichte als das Glas hat, aufgebracht. Sowohl die Glas-Luft-Grenzfläche, als auch die Glas-Zinn-Grenzfläche sind als Flüssigkeits-Oberflächen molekular flach, und waagrecht ausgerichtet.

Wenn man das geschmolzene Glas in einer um ihre senkrechte Mittel-Achse langsam rotierenden feuerfesten Wanne erstarren lässt, dann nimmt die Oberfläche der Schmelze durch die Überlagerung von Schwerkraft und Fliehkraft ganz von selbst die Form eines Rotationsparaboloides an. Auf diese Weise kann man ohne viel Aufwand die Rohformen eines Parabolspiegels konstruieren.

Die dünne Silberschicht wird durch eine chemische Reaktion einer Lösung von Silbernitrat, Natronlauge, Ammoniak (zusammen als Tollens Reagenz bezeichnet), und Traubenzucker (als reduzierender Aldehyd) erzeugt.

Um die mehrfachen Grenzflächen-Reflexionen an der Glas-Oberfläche zu verhindern, sind zum Beispiel Spiegel für Overhead-Projektoren oder Spiegelteleskope an der Vorderseite mit Platin verspiegelt, über das noch eine Schutzschicht aus Siliziumdioxid aufgedampft wurde. Als reflektierende Schicht können außerdem Aluminium oder Rhodium zum Einsatz kommen.

Eigenschaften des Spiegelbildes [Bearbeiten]
Verzerrtes Spiegelbild auf der gewölbten Oberfläche eines Sonnenschutzes für Piloten
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Verzerrtes Spiegelbild auf der gewölbten Oberfläche eines Sonnenschutzes für Piloten

Das Spiegelbild in einem ebenen Spiegel gibt sowohl Längen als auch Winkel wahrheitsgetreu wieder. Der Spiegel vertauscht allerdings die ihm zugewandte mit der ihm abgewandten Seite. Dadurch wechselt die Händigkeit. Wenn sich der Beobachter in die Lage seines Spiegelbildes versetzen möchte, so erscheint es ihm, als ob rechts und links vertauscht wären. Dieses liegt allerdings nur daran, dass oben durch den Kopf und vorne durch das Gesicht deutlich angezeigt werden, während sich die rechte und die linke Seite eines Menschen stark ähneln. Es liegt also nahe, die falsche Händigkeit nicht als eine Vertauschung von oben mit unten oder vorne mit hinten, sondern als eine Vertauschung von rechts mit links zu interpretieren.

Fällt der Blick über zwei Spiegel auf das Objekt, so erscheint es wieder mit richtiger Händigkeit. Man kann daher durch Verwendung von zwei Spiegeln sich selbst so betrachten, wie man von anderen gesehen wird.

Wenn der Spiegel nicht eben ist, ist das Spiegelbild verzerrt. Bei konvexen Spiegeln, zum Beispiel bei einer Kugel, erscheint das Spiegelbild verkleinert, durch Hohlspiegel kann ein vergrößertes Spiegelbild erzielt werden.

Verwendung

Die bekannteste Verwendung von Spiegeln ist wohl die im Haushalt als Garderoben- oder Badezimmerspiegel. Hierbei werden zweckmäßigerweise ebene Spiegel verwendet. Rasierspiegel hingegen sind meistens Hohlspiegel, um auf dem vergrößerten Bild Bartstoppeln besser erkennen zu können.

Ebenfalls unverzichtbar sind Rück- und Seitenspiegel beim Auto, um den Verkehr hinter dem Fahrzeug beobachten zu können, ohne sich umzudrehen.
Verkehrsspiegel
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Verkehrsspiegel

Konvexe Spiegel finden im Straßenverkehr an unübersichtlichen Kreuzungen bzw. Hausausfahrten Verwendung. Durch ihre Verkleinerungswirkung kann trotz der geringen Spiegelfläche die Straße gut überblickt werden.

Hohlspiegel werden beispielsweise für Spiegelteleskope benötigt. Spiegelteleskope haben gegenüber Linsenteleskopen den Vorteil, keinerlei chromatische Aberration aufzuweisen, zudem sind große Spiegel leichter herzustellen als große Linsen. Daher sind alle großen Teleskope Spiegelteleskope.

In solarthermischen Anlagen werden meistens als Spiegel Parabolspiegel verwendet, um das Sonnenlicht zu konzentrieren und so höhere Temperaturen zu erreichen.
Unsichtbarkeits-Gerät
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Unsichtbarkeits-Gerät

Eine unterhaltsame Anwendung von Spiegeln sind optische Tricks auf der Bühne in der Zauberkunst. Hier werden Spiegel verwendet, um Gegenstände scheinbar verschwinden zu lassen. Einige Beispiele dazu findet man unter Unsichtbarkeit.

In Spiegelkabinetten werden verformte Spiegel eingesetzt, um bizarre Verzerrungen des Spiegelbildes des Betrachters hervorzurufen.

Spiegel werden auch in der medizinischen Diagnostik verwendet.

Einwegspiegel

Halbdurchlässige Spiegel (auch Einwegspiegel genannt) sind eine Fortentwicklung einer Eigenschaft, die bereits eine normale Glasscheibe besitzt: Sie ist sowohl durchsichtig als auch reflektierend. (In der Fotografie kann man diese oft unerwünschten Reflexionen von glatten Oberflächen durch ein Polarisationsfilter vor dem Kameraobjektiv eliminieren.)

Beim halbdurchlässigen Spiegel wird auf eine Glasscheibe eine Reflexionsschicht (Silberbelag) aufgebracht, die viel dünner ist als bei einem normalen Spiegel, somit wird nur noch ein Teil des auftreffenden Lichts reflektiert, der Rest geht aber ungehindert hindurch.
Außenspiegel an einem Lkw
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Außenspiegel an einem Lkw

Ein Einwegspiegel ist in Wirklichkeit gar kein "Einwegspiegel"; so etwas gibt es nicht und ist physikalisch auch gar nicht möglich. Alle diese Spiegel wirken von einer Richtung ganz genauso wie von der anderen. Genau genommen kann man immer nur von der dunkleren Seite in die hellere blicken, während man von der helleren Seite aus hauptsächlich nur sein eigenes Spiegelbild sieht, weil das von der dunkleren Seite hindurchtretende Licht sehr viel schwächer ist. Wenn sich die Lichtverhältnisse auf den beiden Seiten umkehren, dann kehrt sich auch die Seite um, von der man durchsehen kann: Immer nur von der dunkleren in die hellere Seite kann man blicken!

Halbdurchlässige Spiegel sind auch als "Spionspiegel" bekannt und dienen als Strahlteiler: Ein einfallender Lichtstrahl wird teilweise reflektiert und passiert teilweise den Spiegel. Wie viel Prozent des Lichts reflektiert und wie viel durchgelassen wird, kann man durch die Stärke der aufgetragenen Reflexionsschicht einstellen.

Symbolik
Spiegelungen in der Kuppel des Reichstages
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Spiegelungen in der Kuppel des Reichstages

Der Spiegel ist ein äußerst zweideutiges Symbol. Einerseits gilt er als Zeichen der Eitelkeit und der Wollust. Andererseits ist er aber auch ein Symbol für Selbsterkenntnis, Klugheit und Wahrheit. Diese Deutung ist auch Ursprung für die heute noch gebräuchliche Redensart "Jemandem einen Spiegel vorhalten" bzw. "Spiegelbild der Seele". In den Augen mancher Christen ist der Spiegel auch ein Attribut Marias, weil sich in ihr gewissermaßen das Ebenbild Gottes, nämlich Jesus, spiegelt.

In antiken Kulturen stand der Spiegel als Abbild der Seele einer Person, in dem – je nach mythologischer Vorstellung – die Seele auch eingefangen und festgehalten werden konnte. Im Alten Ägypten waren die Worte "Spiegel" und "Leben" identisch. Keltinnen wurden aus demselben Grund mit ihrem Spiegel begraben. In der griechischen Mythologie wird Dionysos Seele von den Titanen in einem Spiegel gefangen. Narziss wurde von der Reflexion seines Selbstbildes auf dem Wasser festgehalten.

In E.T.A. Hoffmanns Sammlung "Phantasiestücke in Callots Manier", Unterkapitel: "Die Abenteuer der Sylvesternacht" verkauft in der Erzählung "Die Geschichte vom verlorenen Spiegelbild" der Protagonist Erasmus Spikher seiner im Bund mit dem Teufel stehenden Geliebten Giulietta sein Spiegelbild und damit seine Seele. (In der Oper "Hoffmanns Erzählungen" von Jacques Offenbach tut dieses Hoffmann selbst).

Im Buddhismus wird die Existenz des Menschen mit der Reflexion in einem Spiegel verglichen; eine Idee die im Christentum ebenfalls benutzt wird (Korinther 13,12).

In der jüdischen Überlieferung dient der Spiegel zur Erläuterung der überragenden Rolle von Moses als Prophet. Maimonides vergleicht die göttliche Offenbarung mit der Erhellung einer Nacht durch den Blitz. Einigen Propheten wurde nur ein einziges Mal die Gnade eines solch blitzartigen Aufleuchtens gewährt, anderen wiederum des öfteren, während Moses einer dauernden, ununterbrochenen Erleuchtung teilhaftig war. Die Rabbiner erklären, dass von seiner Seele die göttliche Botschaft wie von einem klaren Spiegel zurückgeworfen wurde.

In vielen Kulturen, so auch in der mitteleuropäischen Sagenwelt, gehören Spiegel und übersinnliche Erkenntnis (Weissagen, Wahrsagen) zusammen. Laut dem Volkskundler Trachtenberg haben noch im Mittelalter jüdische Gelehrte geglaubt, dass Spiegel beim Hineinsehen die Kraft der Augen wiedergeben und sie auf diese Weise stärkten. Gelehrte hätten deshalb während des Schreibens einen Spiegel vor sich hingestellt.

Geschichte

Der Spiegel ist so alt, wie die Menschheit selbst, genau genommen sogar älter. So kann schon eine ruhende Wasseroberfläche als Spiegel dienen. Die ersten von Menschen erschaffenen Spiegel sind möglicherweise schon in der Kupfersteinzeit oder in der Bronzezeit entstanden, indem der Mensch die nun verfügbaren Metalle durch polieren zu diesem Zweck bearbeitet hat. Um 8000 v. Chr. gab es in Mesopotamien bereits polierte Bronzespiegel. Die erste schriftliche Überlieferung metallischer Spiegel findet sich in der Bibel, Exodus 38,8 (Und machte ein Handfaß von Erz und seinen Fuß auch von Erz aus Spiegeln der Weiber, die vor der Tür der Hütte des Stifts dienten). Auch aus dem alten Ägypten sind durch archäologische Funde Spiegel aus polierten Bronze- und Kupferplatten bekannt.

Im 14. Jahrhundert wurden erstmals Spiegel hergestellt, indem man Glaskugeln blies, in die man noch während sie glühten Metalllegierungen einblies. Nach dem Erkalten wurden diese Kugeln in Abschnitte zerteilt, wodurch man konvexe Spiegelflächen erhielt. Zum Ende des Mittelalters wurde die Technik der Glasspiegel weiterentwickelt und man stellte nun so genannte Quecksilber-Spiegel her. Die Metalllegierung bestand jedoch zu etwa 75 Prozent aus Zinn und nur zu etwa 25 Prozent aus Quecksilber. Da sich Zinn und Quecksilber zu Zinnamalgam verbinden, wäre Zinnamalgam-Spiegel die korrekte Bezeichnung. Die Herstellung dieser Spiegel war ungleich aufwändiger, als die Spiegelherstellung durch einblasen der Legierung in Glaskugeln, jedoch wurde diese Produktionsweise fast vier Jahrhunderte angewandt.

Im 19. Jahrhundert schließlich wurde der Silberspiegel entwickelt. 1835 publizierte Justus Liebig folgende Zeilen: "...wenn man Aldehyd mit einer Silbernitratlösung mischt und erhitzt, scheidet sich Silber auf der Wand des Glases ab und es entsteht ein brillanter Spiegel.". Aber erst als Amalgamspiegel 1886 wegen ihrer Giftigkeit verboten wurden, ging man allgemein zur Silberspiegelfabrikation über.