Brechzahl von Silber für Spiegel; warum wird blind

Hallo,
damit der Spiegel gut funktioniert, presst man ja auf eine Glasscheibe Aluminium oder Silber, weil das glatte Oberflächen gibt, die kaum sichtbares Licht absorbieren.

Jetzt frage ich mich, wie hoch die Brechzahl von den Schichten auf dem Glas nun ist, damit die Lichtwelle möglichst reflektiert wird und nur wenig den Spiegel durchdringt, um so ein kräftiges Bild zu erhalten.

Es wird doch die beschichtete Seite des Glases zum Betrachten verwendet, oder?

Kann vielleicht noch jemand kurz ausführen, warum der Spiegel blind wird, also so braune Flecken bekommt?

Danke
Tim

Es wird doch die beschichtete Seite des Glases zum Betrachten
verwendet, oder?

Nein. Kratze mal mit einem harten Gegenstand vorne und hinten über einen Spiegel - vorne ist Glas hinten Beschichtung.

LG
Stuffi

Hallo Tim,

damit der Spiegel gut funktioniert, presst man ja auf eine
Glasscheibe Aluminium oder Silber,

nicht ganz.
Alu wird aufgedampft und SIlber durch eine Reduktion auf dem Glas niedergeschlagen.

Jetzt frage ich mich, wie hoch die Brechzahl von den Schichten
auf dem Glas nun ist, damit die Lichtwelle möglichst
reflektiert wird und nur wenig den Spiegel durchdringt, um so
ein kräftiges Bild zu erhalten.

Hm, diese Frage verstehe ich nicht so recht.

Es wird doch die beschichtete Seite des Glases zum Betrachten
verwendet, oder?

Bei Teleskopspiegeln ja, bei Spiegeln des täglichen Bedarfs nein, da ist die Spiegelschicht hinter dem Glas.

Kann vielleicht noch jemand kurz ausführen, warum der Spiegel
blind wird, also so braune Flecken bekommt?

Silber kann mit Schwefelverbindungen reagieren und es entsteht Silbersulfid. Das ist, je nach Teilchengröße braun bis schwarz.

Gandalf

Hallo Tim,

Es wird doch die beschichtete Seite des Glases zum Betrachten
verwendet, oder?

Bei Teleskopspiegeln ja, bei Spiegeln des täglichen Bedarfs
nein, da ist die Spiegelschicht hinter dem Glas.

Wenn man seinen Spiegel nicht zerkratzen will, kann man auch einen Gegenstand auf den Spiegel legen. Wenn man die Reflektion genau udn aus möglichst flachem Winkel betrachtet, sieht man dass es Schattenbilder gibt. Die entstehen durch Reflektion an der vorderen Luft/Glas Grenzschicht, während die Hauptreflexion an der Beschichtung entsteht.

Jens

Hallo!

Jetzt frage ich mich, wie hoch die Brechzahl von den Schichten
auf dem Glas nun ist, damit die Lichtwelle möglichst
reflektiert wird und nur wenig den Spiegel durchdringt, um so
ein kräftiges Bild zu erhalten.

Solange Du einen „normalen“ Spiegel verwendest, sind die optischen Eigenschaften des Glases ziemlich schnuppe, denn es dient in dem Fall nur als Träger für die Metallschicht, die das Licht reflektiert. Es gibt jedoch auch andere Spiegeltypen, z. B. Primenspiegel, wie sie in Feldstechern verwendet werden. Dabei wird das Licht von der Innenseite her an der schrägen Grenzfläche des Prismas total reflektiert. „Total“ sagt schon, dass es sich hier um eine sehr gute Reflexivität handelt. Abgesehen von einem kleinen Randeffekt (der lustigerweise mit dem Tunneleffekt der Quantenmechanik verwandt ist), wird alles reflektiert. Bei diesen Spiegeln ist es ebenfalls egal, wie groß die Brechzahl des Glases ist. Zwar funktioniert die Totalreflexion umso besser, je höher sie ist, aber bei 45°-Winkeln reflektiert jedes Glas total.

Michael

Moin,

Nein. Kratze mal mit einem harten Gegenstand vorne und hinten
über einen Spiegel - vorne ist Glas hinten Beschichtung.

Bei den meisten optischen Spiegeln wie bspw. in Teleskopen ist die spiegelnde Seite vorne. Badezimmerspiegeln sind ein anderes Thema und da ist es so wie Du es beschreibst - weil da die Abriebfestigkeit der sichtbaren Oberfläche im Vordergrund steht.

Gruß,
Ingo

Hallo,
also es sind schon alle Fragen super beantwortet worden.

Nur wie groß die Brechzahl der Metalle sein muss, die auf das Glas gebracht werden, fehlt noch.
Aber ich führe nochmal besser aus, wie ich das meine:
Wieviel einer Welle reflektiert anstatt transmittiert wird hängt doch von dem Verhältnis der Brechzahlen der jeweiligen Medien ab. Wäre die Brechzahl der Metalle auf dem Spiegel für sichtbares Licht nur so groß wie von Glas, dann müsste es nur ein halbdruchlässiger Spiegel sein, weil noch zuviel Licht transmittiert werden würde.
Also schließe ich, dass die Brechzahl der Metalle höher sein muss als die von Glas, weil das Bild im Spiegel sehr kräftig ist und deshalb viel Licht reflektiert wird, also das Brechzahlverhältnis groß sein muss.
Stimmt das? Kann auch jemand ungefähr die Größenordnung sagen?

Danke

Jetzt frage ich mich, wie hoch die Brechzahl von den Schichten
auf dem Glas nun ist, damit die Lichtwelle möglichst
reflektiert wird und nur wenig den Spiegel durchdringt, um so
ein kräftiges Bild zu erhalten.

Hm, diese Frage verstehe ich nicht so recht.

Siehe oberen Beitrag, da habe ich es nochmal ausführlicher beschrieben.

Kann vielleicht noch jemand kurz ausführen, warum der Spiegel
blind wird, also so braune Flecken bekommt?

Silber kann mit Schwefelverbindungen reagieren und es entsteht
Silbersulfid. Das ist, je nach Teilchengröße braun bis
schwarz.

Also ein mit Aluminium bedampfter Spiegel wird nicht blind?

Hallo,

Nur wie groß die Brechzahl der Metalle sein muss, die auf das
Glas gebracht werden, fehlt noch.

hier sollte man nicht von Brechzahl sprechen, sondern von Reflexion.
Brechzahl bedeutet stark vereinfacht die Fähigkeit, einen Lichtstrahl von seinem Weg abzulenken. Nun könnte man natürlich sagen „zurückschicken“ sei die stärkste Form der Ablenkung, man spricht aber trotzdemm eher von Reflexion.
Zur Unterscheidung hilft Tante Wiki:
http://de.wikipedia.org/wiki/Totalreflexion
http://de.wikipedia.org/wiki/Brechzahl
Bei Metallen liegt der Grund in der Natur der Reflexion: Das Licht dringt nicht ins Metall ein, die Reflexion findet bereits im äußeren Bereich des Elektronengases statt. Ich zitiere wieder aus Wikipedia:

"Metallatome sind durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:

Die Zahl der Elektronen in der äußeren Schale ist gering und kleiner als die Koordinationszahl
Die (zur Abspaltung dieser Außenelektronen nötige) Ionisierungsenergie ist klein (

Bei Metallen liegt der Grund in der Natur der Reflexion: Das
Licht dringt nicht ins Metall ein, die Reflexion findet
bereits im äußeren Bereich des Elektronengases statt.

Und warum emmittieren die Elektronen im Elektronengas die Photonen wieder getreu dem Gesetz „Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel“.
Wenn doch so ein Elektron aus dem Gas das Photon absorbiert hat, dann kann es doch theoretisch das Photon wieder in alle Richtungen emmitieren, oder?
Trotzdem folgen wahrscheinlich alle Photonen dem bekannten Gesetz, aber warum?

Danke
Tim

Bei Metallen liegt der Grund in der Natur der Reflexion: Das
Licht dringt nicht ins Metall ein, die Reflexion findet
bereits im äußeren Bereich des Elektronengases statt.

Und warum emmittieren die Elektronen im Elektronengas die
Photonen wieder getreu dem Gesetz „Einfallswinkel gleich
Ausfallswinkel“.
Wenn doch so ein Elektron aus dem Gas das Photon absorbiert
hat, dann kann es doch theoretisch das Photon wieder in alle
Richtungen emmitieren, oder?
Trotzdem folgen wahrscheinlich alle Photonen dem bekannten
Gesetz, aber warum?

Ich empfehle zum Einstieg, den Artikel auf Wiki bzgl. Reflexion:
http://de.wikipedia.org/wiki/Reflexion_%28Physik%29

Reflexion läßt sich mit der Welleneigenschaft von Licht als EM-Welle erklären und der Kontinuität der (Normalkomponente der) E- und B-Felder an der Grenzfläche. Die Güte der Reflexion hängt vom Brechungsindex der Materialien bzw. genauer von deren magnetischer und elektrischer Suszeptibilität ab.

Gruß & HTH,
Ingo

Moin Tim,

Also ein mit Aluminium bedampfter Spiegel wird nicht blind?

nicht unter den Bedingungen, unter denen ein Silberspiegel blind wird.

Gandalf

Hallo!

Bei Metallen liegt der Grund in der Natur der Reflexion: Das
Licht dringt nicht ins Metall ein, die Reflexion findet
bereits im äußeren Bereich des Elektronengases statt.

Und warum emmittieren die Elektronen im Elektronengas die
Photonen wieder getreu dem Gesetz „Einfallswinkel gleich
Ausfallswinkel“.
Wenn doch so ein Elektron aus dem Gas das Photon absorbiert
hat, dann kann es doch theoretisch das Photon wieder in alle
Richtungen emmitieren, oder?

Das ist eine ausgesprochen clevere Frage!

Sie zeigt, dass die Idee von der Absorption und Reemission des Elektrons nur eine Modellvorstellung ist, die hier an ihre Grenzen stößt.

Man kann die Frage entweder elektromagnetisch klären (das war dann die Antwort von Ingo mit dem Link zu wikipedia) oder noch besser quantenmechanisch.

Der wichtigste Gedanke ist dabei der, dass die Reflexion prinzipiell an jeder Stelle im Metall erfolgen kann. Die Wege sind physikalisch nicht unterscheidbar (d. h. man weiß bei einem reflektierten Photon im Nachhinein nicht, welchen Weg es genommen und an welchem Elektron im Festkörper es reflektiert wurde). In solchen Fällen gilt das Superpositionsprinzip, d. h. alle möglichen Wege müssen für das Photon mit berücksichtigt werden. Die Wahrscheinlichkeit für die Reflexionsrichtung ergibt sich dann aus der Interferenz von Wellen, die alle möglichen Wege genommen haben. Wie sich zeigt, ist die Amplitude dieser Interferenz in der Richtung Einfallswinkel=Ausfallswinkel maximal. Die Amplitude ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, ein Photon in der betreffenden Richtung zu finden. Bei einer unendlich weit ausgedehnten Spiegelfläche ist sie sogar in jeder anderen Richtung gleich Null. (Ein durchaus anschaulicher Beweis dieser Behauptung, der abgesehen von etwas Geometrie ohne jede Mathematik auskommt, findet man in dem sehr lesenswerten Buch „QED“ von Richard Feynman).

Übrigens: Wenn diese mechanistische Vorstellung korrekt wäre, dass jedes Photon individuell reflektiert wird, dann dürfte es gar keine sauberen Spiegelbilder geben, weil jeder Spiegel eine gewisse Oberflächenrauhigkeit aufweist.

Michael

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Kann vielleicht noch jemand kurz ausführen, warum der Spiegel
blind wird, also so braune Flecken bekommt?

Silber kann mit Schwefelverbindungen reagieren und es entsteht
Silbersulfid. Das ist, je nach Teilchengröße braun bis
schwarz.

Gandalf

Hallo!

Ich habe aber noch nicht verstanden, was passieren muss, damit das Silber oder Aluminium mit anderen Verbindungen reagieren muss, um blind zu werden…

Mfg

Cypher

Hallo Cypher,

Ich habe aber noch nicht verstanden, was passieren muss, damit
das Silber oder Aluminium mit anderen Verbindungen reagieren
muss, um blind zu werden…

Silber kann mit schwefelhaltigen Verbindungen, z.B. gasförmigen Schwefelwasserstoff zu Silbersulfid reagieren. Metallisches Silber ist in der Lage, Licht zu reflektieren, SIlbersulfid nicht. Darum wird der Spiegel ‚blind‘.

Gandalf