Hohlspiegel

Strahlengang in einen Hohlspiegel

Ein Hohlspiegel ist ein konkav gewölbter Spiegel. Praktische Verwendung finden vor allem Hohlspiegel in Form eines Kugelausschnitts („sphärische“ Spiegel) und in Form von Rotationsparaboloiden (siehe auch: Parabolspiegel).

Zwei Hauptvarianten

Parabolspiegel

→ Hauptartikel: Parabolspiegel

Nur beim Parabolspiegel werden alle Lichtstrahlen, die parallel einfallen, exakt im Brennpunkt gebündelt. Die Parabolform ist aber in der Herstellung etwas aufwendiger als die sphärische Form.

Sphärischer Hohlspiegel

sphärische Form als Abschnitt einer Hohlkugel

Einen Parabolspiegel kann man für geringe Krümmungswinkel durch eine Kugelfläche annähern, und zwar mit einer Genauigkeit, die für viele Anwendungen ausreicht. Ein sphärischer Spiegel ist wesentlich einfacher herzustellen als ein Parabolspiegel, sodass er oft den Vorzug erhält.

Die optische Eigenschaft des Hohlspiegels wird bestimmt durch den Radius der Kugel, deren Wandsegment er darstellt. Stellt man in das Zentrum der Kugel eine (gedachte) punktförmige Lichtquelle, so reflektiert der Spiegel das Licht der Quelle wieder auf diese zurück. Kommen die Lichtstrahlen parallel aus dem Unendlichen, so reflektiert der Spiegel sie zum Fokus (Brennpunkt). Dieser liegt in etwa auf halbem Weg zwischen Zentrum und Spiegel. Die Brennweite eines Hohlspiegels beträgt also die Hälfte seines Kreisradius. Allerdings erfolgt die Vereinigung der Lichtstrahlen wegen der sphärischen Aberration dort nur unvollkommen: Die Lichtstrahlen bilden in der Nähe des Fokus eine Katakaustik genannte Figur. (Das wird dagegen beim Parabolspiegel vermieden.)

Optische Abbildung

Die Betrachtungen werden unter der Annahme angestellt, dass sie in einem Winkelbereich stattfinden, wo sphärischer und Parabolspiegel sich etwa gleich verhalten.

Blickt man innerhalb des Brennpunktes in einen Hohlspiegel, sieht man sich selbst vergrößert. Blickt man von außerhalb des Brennpunktes in einen Hohlspiegel, steht das reflektierte Bild auf dem Kopf. Das durch einen Hohlspiegel erzeugte Bild ist wegen der Wirkung des Reflexionsgesetzes berechenbar (siehe auch: optische Abbildung).

Hohlspiegel werden unter anderem als Hauptspiegel in Spiegelteleskopen, in optischen Spektrometern und Monochromatoren sowie als Rasierspiegel verwendet. Auch die Satellitenschüsseln für den Fernsehempfang oder Radarantennen funktionieren nach demselben Prinzip, allerdings für die dem Licht verwandten Radiowellen.

Strahlengang bei Objekt außerhalb der Brennweite

Strahlengang bei Objekt in der doppelten Brennweite

Strahlengang

Die Konstruktion des Strahlengangs bei einer Abbildung durch einen Hohlspiegel erfolgt ganz ähnlich wie bei einer Sammellinse, nur dass das Bild auf der selben Seite entsteht. Die 1:1-Abbildung bei Positionierung des Objekts in der doppelten Brennweite findet ihre technische Anwendung in Strahlengängen, wo mit schrägem Einfall gearbeitet wird, so dass sich ein gewollter Knick in der Lichtführung ergibt, ohne die Bildgröße zu verändern.

Sonstiges; Trivia

In der Zeitschrift „Der Spiegel“ gibt es auf der letzten Seite eine Spalte namens „Hohlspiegel“. Dort werden lustige, kuriose bzw. unfreiwillig komische Zeitungsausschnitte, Zeitungsüberschriften, Annoncen, Ausschnitte aus Gebrauchsanleitungen u. ä. zitiert.^[1][2]

Siehe auch

• Lupe

Weblinks

 Commons: Concave mirror – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

Quellen

1. ↑ Siehe auch das Buch Hohlspiegel - Die besten Fundstücke. Heyne-Verlag, München 2010, ISBN 978-3-453-60164-2.
2. ↑ Best of Hohlspiegel 2008.