Definition von Reflexion und Beispiele im Alltag
Eine Eigenschaft von Wellen ist die Reflexion. Meerwasserwellen breiten sich im Meer aus; wenn sie auf einen Felsen treffen, kehrt sich die Wellenrichtung um. Dasselbe gilt für Wasserwellen in der Badewanne: Wenn sie auf eine Wand treffen, kehren sie sich in die Richtung um, aus der sie kamen.
Beispiele für Schallreflexionen sind Echos und Nachhall. Nachhall entsteht, wenn Schall reflektiert wird, während die Schallquelle noch erklingt. Echos treten üblicherweise in geschlossenen Räumen auf. Nachhall hingegen entsteht, wenn Schall reflektiert wird, nachdem die Schallquelle verstummt ist. Echos treten typischerweise im Freien auf und sind nicht störend, Nachhall hingegen ist oft lästig, da beispielsweise die Reflexion der Stimme einer Person an den Wänden in einem geschlossenen Raum zu einer undeutlichen Sprachverständlichkeit führt. Um dies zu vermeiden, werden in geschlossenen Räumen wie Auditorien oder Musikstudios häufig Luftschwingungsdämpfer installiert, die den Schall so übertragen, dass keine Schallreflexionen entstehen.
Wellen, die sich auf Seilen, Saiten oder Fäden ausbreiten, werden ebenfalls reflektiert. Beispielsweise wird eine Welle auf einer Gitarrensaite, die von einem Gitarristen angeschlagen wird, nach ihrer Ausbreitung entlang der Saite am Knoten reflektiert.
Bei der Ausbreitung transportieren Wellen Energie. Treffen Wellen auf ein Hindernis, wird ein Teil dieser Energie an das Hindernis abgegeben, ein anderer Teil wird reflektiert. Trifft eine Schallwelle auf eine Wand, wird ein Teil der Schallenergie von der Wand absorbiert und ein anderer Teil reflektiert. Ebenso wird beim Auftreffen einer Meereswelle auf einen Felsen oder ein Schiff ein Teil der Energie auf den getroffenen Felsen oder das Schiff übertragen, ein anderer Teil wird reflektiert.
Das Gesetz der Reflexion
Bevor man das Reflexionsgesetz versteht, sollte man zunächst die Bedeutung von Strahlen und Wellenfronten kennenlernen. Beim Zeichnen zwei- oder dreidimensionaler Wellen wird das Konzept der Wellenfront verwendet. Wellen, die sich auf einem Seil oder einer Saite ausbreiten, sind eindimensionale Wellen, Wellen, die sich auf der Wasseroberfläche ausbreiten, sind zweidimensionale Wellen, und Wellen, die sich im Raum ausbreiten, wie beispielsweise Schallwellen, sind dreidimensionale Wellen.
Die Wellenfront stellt zwei- oder dreidimensionale Wellen dar, die sich ausbreiten, während die Strahlen Linien sind, die senkrecht zur Wellenfront verlaufen.
Das Reflexionsgesetz besagt, dass Einfallswinkel und Ausfallswinkel gleich sind, wie in der Abbildung unten dargestellt. Der Einfallswinkel entspricht dem Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der gestrichelten Linie, die senkrecht zur reflektierenden Oberfläche verläuft. Der Ausfallswinkel entspricht dem Winkel zwischen dem reflektierten Strahl und der gestrichelten Linie, die senkrecht zur reflektierenden Oberfläche verläuft.
