Spiegel

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spiegelbild-vase.jpg | Parmigianino01.jpg Selbstporträt im konvexen Spiegel, 1524]]

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.

Aufbau und Herstellung von Spiegeln

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, dies kann durch Einsatz von sogenanntem Floatglas erreicht werden. Bei der Herstellung von Floatglasspiegeln wird das geschmolzene Glas auf ein Bad aus geschmolzenen Zinn, welches 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 Silizium-Dioxid aufgedampft wurde. Als reflektierende Schicht kann außerdem auch Aluminium und Rhodium zum Einsatz kommen.

Eigenschaften des Spiegelbildes

Verzerrtes Spiegelbild.jpg

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. Dies äußert sich für den Betrachter durch die Vertauschung von rechts und links, da diese relativ zu hinten und vorne definiert sind.

Durch die Verwendung von zwei Spiegeln, die in einem 90°-Winkel direkt miteinander verbunden sind, kann man eine Umkehrung des spiegelverkehrten Bildes erreichen und 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 meist 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.

Spiegel.jpg | 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 Spiegel (meist Parabolspiegel) verwendet, um das Sonnenlicht zu konzentrieren und so höhere Temperaturen zu erreichen.

USIGER-4 Unsichtbarkeits-Geraet.jpg

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 an Fahrzeugen u.a. als Rückspiegel und 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. Dodehoekspiegel.JPG 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

Spiegelung in der Reichstagskuppel.jpg 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 dies 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 welche 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 von 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 brillianter Spiegel.". Aber erst als Amalgamspiegel 1886 wegen ihrer Giftigkeit verboten wurden, ging man allgemein zur Silberspiegelfabrikation über.

Weblinks

7.000 Jahre Glas – Spiegel und Glas Geschichte
Flache Spiegel – Optische Effekte mit Spiegeln
Sendung mit der Maus: Spiegelherstellung
Aufgaben und Lösungen

Optisches Bauteil | Geometrische Optik

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