Wieso ist der Ausfallswinkel immer gleich Einfallswinkel?
Wenn man zum Beispiel ein Ball gegen eine gerade Wand schießt oder bei der Reflektion von Licht.
3 Antworten
Das liegt im wesentlichen an der Impulserhaltung.
Zerlege die Geschwindigkeit des anfliegenden Balles in eine Komponente parallel zur Wand, und eine normal dazu. Dann hast Du auch zwei Impulskomponenten, eine parallel und eine normal (Impuls ist ja nur Masse × Geschwindigkeit).
Die Normalkoponente, nennen wir sie a, schlägt auf die Wand auf. Die Mauer überträgt Kraft auf den Ball, und diese ändert den Impuls (Kraft ist ja Impulsänderung pro Zeit). Wenn man die Wand als viiiel massiger als den Ball annimmt, wird diese Impulskomponente genau umgedreht, also die Richtung invertiert (folgt aus der Energieerhaltung, BTW). Das entspricht unserer Erfahrung, daß ein Ball, der senkrecht nach unten Fällt und vom Boden reflektiert wird, genau zur gleichen Höhe hochspringt, aus der er losgelassen wurde, zumindest wenn man sich die Reibung wegdenkt.
Die Normalkomponente bleibt also vom Betrag her gleich und ändert nur ihre Richtung.. Sie wird also nach der Reflexion zu −a.
Die Parallelkomponente, nennen wir sie b, tut gar nichts und bleibt unverändert. Sonst würde sich ja der impuls in der b-Richtung ändern, ohne daß irgendejemand Kraft übertragen hätte, und das geht nicht.
Die Anfluggeschwindigkeit war nun aber a+b, die Flugrichtung nach dem Stoß ist dann −a+b. Ist ist geometrisch ganz leicht zu sehen, daß die beiden Symmetrisch um das Lot (also die Richtung von a) sein müssen.
Der schöne Graph von Atömlein zeigt mein Argument ganz wunderbar.
Die Geschwindigkeit (blau) des Objekts (Ball oder Photon) kann in zwei Komponenten zerlegt werden: Parallel zur Wand rot und senkrecht zur Wand grün:
- Der blaue einfallende Strahl hat die grüne Komponente senkrecht zur Wand und die rote Komponente parallel zur Wand.
- Die rote Komponente wird von der Wand / vom Spiegel nicht beeinflusst und bleibt erhalten.
- Die grüne Komponente wird in ihr Gegenteil gedreht, bleibt aber bei idealer Reflexion auch erhalten.
- Weil das gelbe und das orange Dreieck spiegelsymmetrisch sind, müssen Ein- und Ausfallswinkel gleich sein.
- Übrigens: bei realen (nicht-idealen) Experimenten mit Bällen wird ein Teil der Energie an die Wand abgegeben, die reflektierte grüne Komponente ist danach etwas kleiner/kürzer. Deshalb kann hierbei der Ausfallswinkel grösser werden als der Einfallswinkel...
Das Lot ist von beiden 1Grad entfernt da das Licht eine gewisse Temperatur hat wird es von der Lift so umgeleitet das es reflektiert wird.
Verstanden ?
Ja klar nur wieso ist es immer so dass ß und ß' gleich groß sind
da das Licht nur von der Luft 1° neben den Punkt von der Mitte eintrifft macht die Luft es auch so das von der Mitte auf die andere Seite 1° wieder rausgeht und das ist so weil Wärme und Luft sich leiten
echt eine tolle erklärung vielen dank