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Ein '''Spiegel''' (von isch ''speculum'' ?Spiegel, Abbild, ?, zu lateinisch ''specere'' ?sehen?) ist eine ? glatt genug, dass reflektiertes nach dem seine behält und somit ein entstehen kann. Die der Spiegelfläche muss dafür kleiner sein als etwa die halbe des Lichts. Eine rauere weiße Fläche ebenfalls alles Licht, jedoch wird dieses hierbei ungeordnet in alle Richtungen .

Auch nicht sichtbare n und n können an geeigneten Flächen gespiegelt werden (??).

Die '''' und '''' (halbtransparent, nicht-transparent, wellenlängenabhängige Transparenz oder Absorption) des Spiegels hat Einfluss auf und des Spiegelbildes. Ferner wird niemals die gesamte Energie gespiegelt, es gibt immer einen Verlust ? der ist immer kleiner als 100 %.

Eigenschaften des Spiegelbildes

 (ebene Spiegel) liefern ein gleich gro�es  Spiegelbild.  liefern seitenverkehrte, auf dem Kopf stehende Bilder.

Das Spiegelbild in einem ebenen Spiegel gibt ein wahrheitsgetreues bzw. unverzerrtes sowohl von Längen als auch von Winkeln. 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 ? alles erscheint im Wortsinne spiegelbildlich. Es liegt also nahe, die falsche Händigkeit als eine Vertauschung von rechts und links zu interpretieren, was dann zum scheinbaren Widerspruch () führt, dass im Gegensatz dazu oben und unten nicht vertauscht wird. Um in diesem Bild zu bleiben, kann man formulieren, dass der Spiegel nicht links und rechts, sondern vorn und hinten vertauscht.

Fällt der Blick über zwei Spiegel auf das Objekt, erscheint es wieder mit richtiger Händigkeit. Dieses Phänomen machen sich e und s zunutze.
Mittels Spiegeln kann man nur durch Verwendung von einer geraden Anzahl Spiegeln im Lichtweg sich selbst so betrachten, wie man von anderen gesehen wird.

Wenn die Spiegelfläche nicht eben ist, ist das Spiegelbild en findet.

Formen und Verwendung

Spiegel können nach ihrem Aufbau unterteilt werden. Zum einen gibt es Spiegel für alltägliche Zwecke, bei denen ein durchsichtiges Trägermaterial von hinten beschichtet wird. Heute ist eine mit beschichtete Glasplatte am häufigsten zu finden, aber auch mit einer Schutzschicht gegen aus wird eingesetzt. Die Metallschichten werden zusätzlich mit Lacken versiegelt. Früher verwendete man und . Ein Schutzlack war hier nicht notwendig, weil das chemisch sehr stabil ist.
Die Reinigung der Sichtseite von , Wasserrändern und anderen Verschmutzungen, z. B. durch Berühren mit Fingern, ist gelegentlich erforderlich, jedoch verhältnismäßig unkritisch.

Im Gegensatz dazu ist der ''optische Spiegel'' ein ''Oberflächenspiegel'': Die spiegelnde Fläche ist vorne auf einem Trägermaterial aufgebracht. Das hat den Vorteil, dass die Grenzflächen der Glasschicht, welche zweifach vom Strahl durchquert werden, entfallen und somit nicht in der Lage sind, Schatten- und Mehrfachbilder zu bewirken. Nachteilig ist die Anfälligkeit der offenen Oberfläche für und ihre mechanische Empfindlichkeit bezüglich Zerkratzen, insbesondere zur Reinigung. Zur Beschichtung wird heutzutage typischerweise aufgedampft, das wesentlich weniger korrodiert als Silber und außerdem einen vergleichsweise flachen Spektralverlauf des Reflexionsvermögens auf hohem Niveau aufweist. Teilweise wird als Korrosionsschutz noch eine schicht aufgedampft.

Ein weiterer Vorteil von Oberflächenspiegeln ist, dass das Trägermaterial nicht transparent sein muss, so dass eine größere Palette von Trägermaterialien verwendet werden kann. Dadurch können weitere Eigenschaften, wie z. B. Bruchsicherheit oder Abführung von Verlustenergie, optimiert werden.
Des Weiteren können Oberflächenspiegel auch aus dem vollen spiegelnden Material hergestellt werden. Hier wird nur die Oberfläche auf Spiegelglanz , ohne eine weitere Beschichtung.

Eine andere Variante von optischen Spiegeln wird durch und realisiert, bei denen das Licht durch eine plane Glasfläche in den eher großvolumigen Glaskörper fällt und dann an einer Schräge unter Ausnutzung der in eine andere Richtung teilweise oder vollständig abgelenkt wird, um nach etwas Weg wieder aus dem Glaskörper auszutreten. Ein solcher Spiegel benötigt somit keine reflektierende Schicht, sondern nutzt das Grenzschichtverhalten des Materials, in dem sich das Licht bewegt. Auf der anderen Seite der ist typischerweise Luft zu finden. Bei diesem Konzept kann z. B. Kondensation, also Feuchtigkeit auf der Grenzfläche, die Funktion vorübergehend beeinträchtigen. Die Ein- und Austrittsflächen dagegen sind nur bedingt kritisch.

Planspiegel

Die bekanntesten Spiegel sind die Garderoben- und Badezimmerspiegel im Haushalt. Für sie wird meistens verwendet, weil es besonders planparallel ist. Optische dienen in Versuchsaufbauten und/oder der Umleitung von in andere Richtungen.

Planspiegel erzeugen von einem Objekt kein wie beispielsweise eine Sammellinse. Der Spiegel zeigt einen vor dem Spiegel stehenden Gegenstand so, als wenn er im gleichen Abstand hinter dem Spiegel stünde. Dadurch ist der Gegenstand für den Betrachter scheinbar weiter entfernt, so dass er wegen der kleiner erscheint. Die eigentliche Abbildung erledigt hierbei aber nicht der Spiegel, sondern die des Betrachters, der Spiegel kehrt lediglich die Lichtstrahlverläufe um.

Konvexe Spiegel

 stehen als  im Stra�enverkehr an un�bersichtlichen Kreuzungen und Ausfahrten. Ihre zweiachsig-konvexe Form erm�glicht es, die Stra�e trotz der geringen Spiegelfl�che gut zu �berblicken. Ihre Wirkungsweise entspricht der einer , bildet also das Licht von einem weiten Bild auf ein deutlich kleineres Sichtfeld ab.

 und Seitenspiegel an modernen Fahrzeugen sind oft ab einem bestimmten Punkt einachsig-konvex gekr�mmt, um den Blickwinkel zu vergr��ern und so den  zu verkleinern.

Konkave Spiegel

Rasier- und Kosmetikspiegel sind konkave . Hier befindet sich der Betrachter innerhalb der und sieht deshalb von sich selbst ein vergrößertes , ähnlich wie bei einer .

''Konkave Spiegel'' oder werden auch für e verwendet. Sie erzeugen von weit entfernten Objekten in ihrer Brennebene ein , ähnlich wie . Gegenüber Linsenteleskopen besteht aber der Vorteil, dass keinerlei auftritt. Zudem verformen sich zu große Linsen durch ihr Eigengewicht, so dass für Teleskope ab etwa 1 m ausschließlich große oder unterteilte Spiegel verwendet werden ? nur sie können ganzflächig gelagert, ausreichend dick und somit ausreichend steif sein. Die Formgenauigkeit eines Spiegels muss etwa viermal höher sein, als dies bei Linsenteleskopen der Fall ist (vgl. , ). Sehr große Spiegelteleskope besitzen außerdem rückseitige Stellelemente, um mögliche Verformungen und Abbildungsfehler zu kompensieren.

Die Abbildung von sphärischen Hohlspiegeln, das heißt von Spiegeln in der Form einer Kugelfläche, ist prinzipiell mit dem der behaftet, außer wenn ein Objekt auf sich selbst abgebildet wird. Sollen dagegen parallel eintreffende Strahlen von der gesamten Spiegeloberfläche in einem Punkt fokussiert werden, so muss prinzipiell ein verwendet werden. Um in Teleskopen trotzdem einen deutlich günstiger herzustellenden sphärischen Spiegel verwenden zu können, wählt man ein ausreichend langes , so dass der Fehler durch sphärische Aberration kleiner als andere Fehler des Systems wird, oder man verwendet zusätzliche Korrekturlinsen. Bei Teleskopen im gehobenen Amateurbereich ist beispielsweise die nach (siehe ) häufig anzutreffen.

Zur Fokussierung einer Punktlichtquelle in einem zweiten Punkt muss die Spiegelfläche die Form eines ).

Parabolspiegel werden auch in verwendet, um das Sonnenlicht auf den Dampferzeuger zu konzentrieren und so möglichst hohe Temperaturen zu erreichen. Auch enthalten Parabolspiegel. Bei (Auto, Bühne) erzeugt ein sphärischer Spiegel ein Abbild neben der Glühwendel. Das Licht der Wendel und des Abbildes werden mit einer davor befindlichen asphärischen Linse parallel gerichtet.

Sonstige Formen und Anwendungen

Die .

'''Zerrspiegel''' sind verformte Spiegel. Durch gewellte Spiegelflächen entstehen vielfache en, die den Betrachter zum Beispiel dicker, dünner oder verbogen darstellen. Die teilweise bizarren Effekte wurden früher in n und auf zur Belustigung der Betrachter eingesetzt, heute noch findet man solche Spiegel in en. (Wölbspiegel) und wirken verkleinernd bzw. vergrößernd. Teilweise werden in Kleidergeschäften Zerrspiegel verwendet, welche das Abbild schlanker erscheinen lassen: ?''Der Spiegel lügt.''?

Die medizinische sowie operative Eingriffe
(etwa die ) zur Inspektion unzugänglicher Hohlräume.

'''Spiegel in n''' und zu deren Strahlführung und -fokussierung haben besonders hohe n zu ertragen. Daher müssen sie entweder besonders verlustarm reflektieren oder sie müssen die entstehende Wärme ableiten bzw. gekühlt werden. Man verwendet - und . Erforderlich sind voll reflektierende Spiegel (Endspiegel, Fokussierspiegel) und teiltransparente Spiegel (10 bis 99,9 % Reflexionsgrad, etwa für Auskoppelspiegel und ).

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 Rasierspiegel.jpg| eines nischen Bauern
 USIGER-4 Unsichtbarkeits-Geraet.jpg|Unsichtbarkeits-?Ger�t?
 Zerrspiegel.jpg|Wirkung eines Zerrspiegels
 Neuwaldteich schoeneck vogtland.jpg|Spiegelung an Wasseroberfl�chen
 Schminkspiegel.jpg|Schminkspiegel
 Handspiegel Bader vorn.jpg|Verzierter Handspiegel

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Beschichtungen der Oberfläche

Durch die Art der Beschichtung kann man den gewünschten Wellenlängenbereich mit hohem Reflexionsfaktor vorgeben:
  • Metallbeschichtungen reflektieren im sichtbaren Bereich gut (? 95 %), versagen aber bei Silber und Gold im UV-Bereich, wie im nebenstehenden Bild zu sehen ist.
  • (Interferenzspiegel) bestehen aus mehreren transparenten Schichten mit abwechselnd jeweils unterschiedlichem auf einem Glassubstrat. Sie reflektieren nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich sowie in einem begrenzten Einfallswinkel. Man kann sie so aufbauen, dass sie entweder nur in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich sehr gut reflektieren (? 99,9 %) oder beispielsweise den gesamten IR-Bereich durchlassen (Kaltlichtspiegel bei Halogenlampen).

Als Substrat kommen auch Metalle, Kunststoffe und sogar ine Stoffe zum Einsatz. Kriterien für die Substratwahl sind dessen Bearbeitbarkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient, Preis und ? besonders bei hohen Leistungen ? die Wärmeleitfähigkeit. Zur Materialbearbeitung mit n werden oft Ganzmetallspiegel aus Kupfer eingesetzt.

Haushalts- und Kraftfahrzeug-Spiegel (Außenspiegel, Scheinwerfer) bestehen aus einer Aluminiumschicht hinter Glas oder auf Kunststoffen. Früher verwendete man für Haushaltsspiegel Silberschichten, diese neigten jedoch zum Anlaufen und liefern ein leicht gelbstichiges Bild.

Silber- und Goldschichten, aber auch Kupfer sind jedoch für gut geeignet. Die Reflexion im Mittleren und Fernen Infrarot korreliert mit der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des verwendeten Metalls.

Für werden Aluminium oder dielektrische Schichten verwendet.

 kann nur in einem sehr flachen Winkel zur Oberfl�che (�?�90�) von Metallen  werden. Ursachen sind die sehr geringe  und der Abstand der e, der etwa genauso gro� ist wie Wellenl�nge. Durch den flachen Auftreffwinkel wird der scheinbare Atomabstand verringert.

Für gute Abbildungseigenschaften muss ein Spiegel (z. B. in s, n und en) im Gegensatz zu Haushaltspiegeln die Spiegelschicht vorn tragen (Oberflächenspiegel). Die Spiegelschicht muss in diesem Fall meist durch eine dünne, möglichst harte transparente Deckschicht vor Oxidation und mechanischer Beschädigung geschützt werden.

Als Interferenzspiegel werden oft auch als Spiegel ausgebildete bezeichnet, sie bestehen aus einer mit mikroskopischen Rillen versehenen Spiegelschicht. Sie werden in und en verwendet, um einzelne Wellenlängen zu separieren.

Teildurchlässige Spiegel

Metallbeschichtung

Teildurchlässige Metallschicht-Spiegel beruhen auf einer Eigenschaft, die bereits auch unbeschichtete Glasoberflächen besitzen: Sie sind in einem breiten Wellenlängenbereich teilreflektierend.

Solche teiltransparenten Spiegel haben auf einer Glasscheibe eine reflektierende Schicht (, oder andere Metalle), die wesentlich dünner (einige 10 nm) ist als bei einem normalen Spiegel, so dass nur noch ein Teil des auftreffenden Lichts reflektiert wird und ein weiterer Teil absorbiert wird oder ungehindert hindurchtritt.

 sind auch als ?Spionspiegel? oder  bekannt und dienen als : Ein Teil des einfallenden Lichtes wird reflektiert, der Rest durchgelassen (eine Absorption werde hier vernachl�ssigt). Die jeweiligen Anteile lassen sich durch Wahl einer geeigneten Zusammensetzung der aufgetragenen Reflexionsschicht bestimmen.

Halbdurchlässige Spiegel werden unter anderem bei en verwendet. Einerseits blickt man ''durch'' den Spiegel direkt auf den und andererseits blickt man via Spiegel zum Gestirn.

Dünne Goldschichten reflektieren vorrangig im Infrarot, sind jedoch im sichtbaren Licht bläulich transparent.

Einwegspiegel

Siehe Hauptartikel .

Dichroitische Spiegel

 sind abseits ihrer Bemessungswellenl�nge immer teiltransparent. Sie tragen auf einem Glassubstrat mehrere transparente Schichten mit abwechselnd jeweils unterschiedlichem . Die Dicke der Schichten betr�gt die halbe Wellenl�nge der zu reflektierenden Strahlung.

Interferenzspiegel reflektieren nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich sowie in einem begrenzten Einfallswinkel, erreichen hierbei jedoch wesentlich höhere Reflexionsgrade (> 99,9 %), als dies mit Metallspiegeln (bis etwa 96 %) möglich ist.

Interferenzspiegel können auch als verlustarme teiltransparente Spiegel (Strahlteiler) sowie zur Aufteilung in verschiedene Wellenlängen bzw. als () verwendet werden.

Spiegel in der Gesellschaft

Wissenschaft

In der gilt das Erkennen des eigenen Spiegelbildes, das mittels experimentell untersucht werden kann, als ein Zeichen von Intelligenz und Abstraktionsvermögen. Kleinkinder müssen für diese Fähigkeit erst elementare Entwicklungsstufen durchlaufen, sie bestehen den Spiegeltest meist mit 2 Jahren. 1734 kosteten zwei Quadratmeter Spiegelglas ein Jahresgehalt eines Glasbläsers.

Moderne: Beschichtung mit Silber und Aluminium

Im 19. Jahrhundert schließlich entstand der Silberspiegel. 1835 publizierte .

Heute presst man unter Vakuum Aluminiumfolie auf glatte Glasscheiben oder bzw. sie mit Aluminium.

Es gibt einfache Glasspiegel und wertvollere Kristallspiegel. Diese müssen mindestens zehn Prozent Oxide enthalten; entweder Bleioxid (PbO) oder Bariumoxid (BaO), Kaliumoxid (K2O) oder Zinkoxid (ZnO) (Siehe auch ).

Verwandte Themen

  • Physikalische Betrachtungen finden sich unter , , und .
  • Optische Kinderspielzeuge sind das und sogenannte e.
  • Die rechtwinklige Anordnung mehrerer Spiegel reflektiert Lichtstrahlen zurück zur Quelle, siehe .
  • Als bezeichnet man einen Bereich, der beispielsweise durch nicht eingesehen wird.
  • Das ist die Entwicklungsphase, in der sich ein Kind erstmals selbst wahrnimmt.
  • Ein nutzt einen Spiegel zur Reflexion von Sonnenlicht zu einem entfernten Beobachter.
  • Das projiziert eine Kulisse auf eine Bühne.
  • Der im Barock entstandene sollte durch optische Effekte den Eindruck von Pracht, Größe und Opulenz vermehren.
  • verzerrte Bilder werden oft durch zylindrische Spiegel entzerrt.
  • Das beschreibt die Frage, warum ein Spiegel scheinbar rechts und links, nicht aber oben und unten vertauscht.

Literatur

  • Jurgis Baltru?aitis: ''Der Spiegel. Entdeckungen, Täuschungen, Phantasien''. 2. Auflage. Verlag Anabas, Gießen 1996, ISBN 3-87038-283-X
  • : ''Das Hexeneinmaleins des Spiegels. Ein Essay'', Calatra Press, Lahnstein 1997
  • Lambertus Okken: ''Die Glasspiegel in der deutschsprachigen Literatur um 1200.'' In: ''Janus'' 70, 1983, S. 55?96.

Weblinks

  • Landesbildungsserver Baden-Württemberg
  • bei Monumente-Online

Einzelnachweise