Spiegel & Linsen

Morgens checkst du dich im Spiegel, tagsüber fotografierst du mit der Handykamera, und vielleicht trägst du dabei eine Brille. Alle drei Dinge machen dasselbe: Sie lenken Licht auf eine ganz bestimmte Weise. Wer die zwei Grundtricks kennt, versteht Spiegel, Lupe, Kamera und sogar das eigene Auge.

Spiegel: Licht wird geordnet zurückgeworfen

Eine raue Wand wirft Licht in alle Richtungen zurück, deshalb siehst du darin kein Bild. Ein Spiegel ist so glatt, dass jeder Lichtstrahl geordnet zurückgeworfen wird. Dabei gilt eine einfache Regel: Der Einfallswinkel ist gleich dem Ausfallswinkel. Beide Winkel misst man zum Lot, also zu der gedachten Linie, die senkrecht auf dem Spiegel steht. Trifft ein Strahl mit 30 Grad auf, verlässt er den Spiegel auch mit 30 Grad, nur auf der anderen Seite des Lots. Der Winkel zwischen dem hinlaufenden und dem zurückgeworfenen Strahl setzt sich aus diesen beiden Winkeln zusammen, hier also 30 Grad plus 30 Grad, das sind 60 Grad. Er ist damit immer doppelt so groß wie der Einfallswinkel.

Linsen: Licht bündeln oder streuen

Eine Linse ist ein durchsichtiges, gewölbtes Stück Glas oder Kunststoff, das Lichtstrahlen umlenkt. Sammellinsen sind in der Mitte dick und bündeln paralleles Licht in einem Punkt, dem Brennpunkt. Der Abstand von der Linse bis dorthin heißt Brennweite. So funktioniert die Lupe: Hältst du sie näher an den Text als ihre Brennweite, siehst du die Buchstaben vergrößert. Zerstreuungslinsen sind in der Mitte dünn und fächern Licht auseinander. Eine Kamera nutzt Sammellinsen, um ein scharfes, kleines Bild der Welt auf den Sensor zu werfen.

Dein Auge: eine Kamera aus Fleisch und Blut

Dein Auge ist selbst ein Linsensystem: Hornhaut und Augenlinse bündeln das Licht so, dass ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht. Passen Bündelung und Länge des Augapfels nicht zusammen, landet das Bild vor oder hinter der Netzhaut und wird unscharf: Man ist kurzsichtig oder weitsichtig. Eine Brille setzt einfach eine passende Linse davor, die den Fehler ausgleicht: Zerstreuungslinsen helfen Kurzsichtigen, Sammellinsen Weitsichtigen. Genau deshalb steht auf jedem Brillenpass eine Stärke in Dioptrien.