//
Artikel Archiv

spiegelnde Reflexion

Diese Schlagwort ist 66 Beiträgen zugeordnet

Der Spiegel spiegelt…

… will sagen: Er gibt nur dann annähernd die Wirklichkeit wieder, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Merkwürdigerweise sind es teilweise gerade solche, die in der abgebildeten Realität meist nicht realisiert sind. Zum Beispiel muss der Spiegel eben sein, darf keine Krümmungen aufweisen, muss gut reflektieren…
Genau das ist in dem Foto nicht gut erfüllt und führt zu einer ganz anderen Geschichte. Wir sehen lang aufstrebende kurvige, sich an bestimmten Stellen verzweigende, teilweise wellige Gebilde. Es handelt sich um eine mit spiegelndem Aluminiumblech verkleidete Wand. Wäre sie eben, so würde sie ganz gut spiegeln, wie man an einigen Stellen sieht. Da sie aber unterschiedlich gekrümmt ist, vermag sie nur entsprechend verzerrte Bilder wiederzugeben. Vielleicht kann man an den blauen Teilen erkennen/erahnen, dass hier hängende, sacht im Wind wehende Fahnen zu sehen sind. Bei schwachen Krümmungen kommt es zu Wellenlinien und Schwankungen in der Dicke des Fahnenmasts. Bei den starken Krümmungen, weisen die Strukturen auf einen Punkt hin. Diese Singularitäten sind trichterartige Vertiefungen, die durch Schrauben hervorgebracht werden, mit denen die spiegelnden Platten an die Wand fixiert wurden. Sie sind entscheidend für die Stabilität der Aluminiumfassade und es ist, als würden die Strukturen dem Rechnung tragen, indem sich ihnen oft mehrfach zuwenden. Natürlich nur dort, wo es Gegenstände gibt, die in ihren Einflussbereich gelangen. Die Kräfte, die von den Schraubenfixpunkten ausgehen, sind zwar stark aber kurzreichweitig, was zu einer starken lokalen Krümmung des Blechs führt. Die Fahnenmasten sind natürlich nur eine Möglichkeit, die spiegelnden Aluminiumbleche zum „Reden“ zu bringen. Andere hier nicht im Bild auftretende Spiegelobjekte würden natürlich andere Geschichten erzählen…

Spiegelwelt als Stolperfalle

Die Spiegelwelt täuscht eine Dreidimensionalität vor, die immerhin für einige (sensible?) Leute so real wirkt, dass sie genau darauf achten, wie sie ihre Schritte setzen und einen Teil ihrer Unbefangenheit verlieren. Dabei wirkt die Überlagerung der realen mit der virtuellen Räumen beim Blick auf den unmittelbar vor einem liegenden Fußboden weniger irritierend, als es auf diesem Foto.
Aber eigentlich hatte ich das Foto gemacht, um auf einen anderen interessanten Effekt hinzuweisen – den Blauschimmer des durch die Oberlichter hereinfallenden Tageslichts. Da unser visuelles System dazu tendiert, in einer einheitlich beleuchteten Umgebung wie dieser mit weißem Licht ausgeleuchteten Passage als überwiegende Farbe weiß zu sehen, erscheint das Tageslicht so, wie es wirklich ist – bläulich. Das Foto zeigt also keinen falschen Weißabgleich, sondern kommt den realen Verhältnissen ziemlich nahe.

Immaterielle Fortsetzung

Ich blicke aus einem Gebäude hinaus auf eine  Geschäftsstraße und in das Schaufenster eines Geschäfts, das senkrecht zur Straße orientiert ist. Es zeigt mir mit beachtenswerter Präzision die Fortsetzung der dem direkten Blick verborgenen Fortsetzung der Straße nach links. Das passt ziemlich genau, selbst die Perspektive stimmt in etwa. Lediglich ein gewisser Schwund an Licht lässt das Spiegelbild dunkler erscheinen, denn transparente Medien, wie hier die Glasscheibe, lassen den wesentlichen Teil des auftreffenden Lichts durch.

Morgensonne gespiegelt im Waldbach

Wegen der noch tiefstehenden Sonne lag bei diesem Morgenspaziergang der Wald noch weitgehend im Schatten. Hier und da gab es einen hellen Sonnenfleck, der wegen des Kontrasts die Details des Waldbodens überstrahlte. Erst wenn man näher kam und die Augen sich auf die Helligkeit einstellen konnten, war alles zu erkennen. Einer dieser Sonnenflecken fiel auf den Waldbach und dessen bewegtes Wasser reflektierte das Licht spielgelnd in die Augen. Da der Spiegel in diesem Fall aus einer bewegten, teils stationären, teils sich verändernden welligen Oberfläche bestand, wurden die gespiegelten Gegenstände entsprechend deformiert. Hinzu kommt, dass sich wegen der Transparenz des Wassers auch noch Details des Untergrunds mit einmischen, sodass sich bewegte Bilder ergaben, von denen das Foto eine Momentaufnahme zeigt.
Auch wenn man nicht wüsste, welcher Gegenstand in dieser Aufnahme gezeigt wird, düfte intuitiv klar sein, dass wir es nicht mit einem zufallsgenerierten Szenario zu tun haben, sondern mit dem Anblick eines real ablaufenden Vorgangs.

Die Macht der Bilder

Wenn man die Augen aufmacht, entdeckt man, dass die natürliche und wissenschaftlich-technische Welt keine Gelegenheit auslässt, sich schöner Ansichten zu bemächtigen, indem diese einfach abgebildet bzw. kopiert werden. In der Natur tun das Seen und Pfützen, in der Stadt sind es eher Glasflächen und wie im Falle des Fotos so ungewöhnliche Orte wie der Kotflügel (sic!) eines Autos. Ich bin immer wieder erstaunt, wo überall Bilder der Umgebung anzutreffen sind.
Muss man sich da noch über die Macht der Bilder wundern und darüber in wie starkem Maße sie unser Denken und Handeln beeinflussen und machmal sogar bestimmen?

Übrigens: Weiß jemand, in welcher Stadt dieser Kotflügel gesehen wurde?

Schnee – unterirdisch

Vor ein paar Tagen war es kaum vorstellbar, dass wir doch noch einen Hauch von Winter zu spüren/erleben bekommen. Irgendwie habe ich den Eindruck, dass er von unten, gewissermaßen durch die Ritzen Einlass gefunden hat. Denn was hier so hell erstrahlt sind keine (botanischen) Blüten, sondern anhänglicher eisiger Schnee.

Rätselfoto des Monats April 2022

Wie kommt es zu solchen winderzeugten Strukturen?

Ich hatte mir für diesen Tag vorgenommen, die vom Wind verwehten Weidenkätzchen zusammenzufegen. Als ich morgens ans Werk gehen wollte, fand ich diesen Anblick vor. Der Wind hatte volle Arbeit getan. Recht so, denn er hatte vorher ja auch die Unordnung erzeugt.


Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2022

Frage: Geht hier alles mit rechten Dingen zu?

Antwort: Ja. Aber es ist nicht leicht einzusehen, weil hier die reale und die Spiegelwelt einander „überlagern“. Und es ist noch schwieriger, es zu beschreiben.
Die Situation ist die Folgende: Es handelt sich um die Empfangshalle eines Hotels, die mit dunklen spiegelglatten Steinfliesen ausgelegt ist. Diese spiegeln die Umwelt bei schräger Ansicht nahezu perfekt. Bei steiler Aufsicht wie man sie normalerweise erfährt, wenn man sich auf dem Fliesenboden fortbewegt, merkt man kaum etwas von der irritierenden Spiegelung. Denn je kleiner der Reflexionswinkel, desto geringer ist die Intensität des reflektierten im Vergleich zum absorbierten Licht. Bei großem Reflexionswinkel ist der Anteil der reflektierten Lichtintensität oft so groß, dass die sich dadurch auftuende Spiegelwelt in der  Wahrnehmung dominiert.
Um Ordnung in die auf dem Foto dargestellte Situation zu bringen ist es hilfreich, die goldenen Ringe der Säulen zu betrachten. Dort hat die Säule Kontakt mit dem Fliesenboden. „Darunter“ befinden sich die gespiegelten Säulen. Man sollte versuchen, sie zunächst aus der Betrachtung heraus zu halten. Auf diese Weise kann es dann gelingen, die räumliche Tiefe realistisch einzuschätzen und insbesondere zu erkennen, dass sich die rechte Säule wesentlich weiter im Hintergrund der Szenerie befindet als die Person.           

Der magische Glassplitter

Mein Schreibtisch befindet sich direkt hinter einem Fenster, das den Blick auf ein weites Feld freigibt. Ich saß wieder einmal ohne überzeugende Ideen an der Tastatur und fühlte mich in zunehmendem Maße geärgert durch eine vom Feld ausgehende intensive Blendung. Das Feld war frisch gepflügt und mir kam nichts Rechtes in den Sinn, worum es sich bei dieser Lichtquelle wohl handeln könnte. Ich nahm meinen Feldstecher zur Hand, aber der verstärkte nur die Blendung und gab keinerlei weiteren Aufschluss. Also musste ich der Sache auf den Grund gehen. Ich merkte mir einige markante Stellen um den Corpus delicti einzugrenzen und auf diese Weise ausfindig machen zu können. Es dauerte doch einige Zeit des Hin- und Her und wuchs sich schließlich zu einer mittleren Trainingseinheit aus, denn mein Arbeitszimmer liegt im ersten Stock. Schließlich hatte ich den Übeltäter gefunden, eine etwa 2 cm große Glasscherbe, die beim Pflügen an die Oberfläche befördert wurde. Man sieht sie im Foto im Originalzustand. Leider nichts Antikes. Und auch das Foto lässt sich kaum ohne diese Geschichte als Kunstwerk verkaufen.
Anschließend dachte ich über den Sinn meiner Aktion nach: Ich hatte etwas für meine körperliche Fitness getan. Reicht das?
Erstaunt war ich indes über die Intensität der spiegelnd reflektierten Sonnenstrahlung. Obwohl das transparente Glas (den Schmutz muss man abrechnen) bei senktrechtem Lichteinfall nur 4% des auftreffenden Lichts reflektiert, war der Effekt überraschend stark. Das spricht zum einen für die Intensität des Sonnenlichts. Zum anderen fällt das Licht der Nachmittagssonne ziemlich flach also unter großem Winkel (bezogen auf die Senkrechte) ein. Und da der Anteil des reflektierten Lichts mit der Größe des Einfallswinkels stark zunimmt, kam es insgesamt zu dieser starken Blendwirkung. Wieder einmal ein Beispiel für: Kleine Ursache, große Wirkung.

Virtuelle Räume, wo man sie nicht erwartet …

In Museen und anderen Ausstellungsgebäuden sind oft auch die Toiletten sehenswert. Hier befinde ich mich in einem ziemlich großen Raum rundum mit Waschbecken und Spiegeln ausgestattet, aber coronabedingt gähnend leer (siehe Foto). Als ich vom Händewaschen aufblicke, erscheint mir auf einmal die Leere bis in die Unendlichkeit aufgebläht und gibt im ersten Moment einen völlig unwirklichen Eindruck ab.
Da dem Spiegel rückwärtig ein weiterer Spiegel gegenüber hängt, spiegeln sich die Spiegel – aus Langeweile? – gegenseitig ab. Vermutlich auch, wenn ich nicht dabei bin – denke ich jedenfalls. (Das quantenphysikalische Problem wonach durch die Beobachtung einer Gegebenheit der Beobachter diese beeinflusst, scheint hier jedenfalls nicht relevant zu sein).
Durch die gegenseitige Spiegelung der Spiegel ist es nicht zu vermeiden, dass auch die Spiegelungen des jeweils gegenüberliegenden Spiegels gleich mit gespiegelt werden und wenn sie schon dabei sind, so spiegeln sie auch die Spiegelungen der Spiegelungen und so weiter ad infinitum. Naja, jedenfalls bis ein gründunkles amorphes Etwas entsteht. Da mein Konterfei nun auch noch zwischen die Fronten geraten ist – trotz aller Anstrengung, ließ sich das nicht ganz vermeiden – muss es das Spielchen wohl oder übel mitmachen. Das änderte sich auch dann nicht, als ich die Kamera in Anschlag brachte, um dieses Erlebnis zu dokumentieren – sie integrierte sich ohne Umschweife auch noch ins Bild. Hier trieft es nur so von Selbstbezüglichkeit.
Aber was gibt es da wirklich zu sehen? Zunächst einmal tut sich ein nahezu unendlich großer Raum auf, der nur dadurch daran gehindert wird, das Unendliche zu erreichen, dass zum einen die Spiegel nicht ganz parallel zueinander ausgerichtet sind. Der dadurch bedingte leichte Silberblick führt zu einer Kurve, die noch im Endlichen uneinsehbar und uneinsichtig wird. Hinzu kommt zum anderen, dass die Spiegel einen weiteren irdischen Mangel aufweisen – sie absorbieren einen zwar winzigen aber endlichen Teil des Lichts. Dieser summiert sich allerdings auf dem Wege zur Unendlichkeit rasend schnell zur Lichtlosigkeit, vulgo Dunkelheit, in der wir endlichen Wesen nichts mehr sehen können.
Doch was um alles in dieser beschränkten Welt lässt das Licht im zunehmenden Grün verglimmen? Die Antwort ist abermals im Verhalten der Spiegel zu suchen. Denn offenbar schlucken sie nicht alle Farben des weißen Lichts gleichermaßen, sondern vor allem diejenigen, die als Komplementärfarbe dieses für Fensterglas typische Grün zurücklassen. Diese Farbe kennen wir. Wenn wir nämlich durch eine sehr dicke Scheibe blicken oder auf die Kante einer Scheibe, macht sich dieses Glasgrün (nicht grasgrün) bemerkbar.
Beim Durchgang des Lichts durch die Glasscheibe des Spiegels und – nachdem es an der verspiegelten Rückwand reflektiert wurde – ist ähnlich wie bei unseren Fensterscheiben von einer Grüntönung noch nichts zu bemerken. Wenn sich aber die Durchgänge häufen, addieren sich die geringen Absorptionen, so als blickte man durch eine sehr dicke Glasschicht.
Auf irritierend könnte vielleicht die folgende Überlegung sein: Das Spiegelbild ist etwas Virtuelles. Es ist uns verwehrt in die virtuellen Räume dieser Spiegelungen der Spiegelungen usw. nicht eintreten – das kann nur Alice* – aber die Aufsummierung der Virtualitäten scheint ganz reale Folgen zu zeitigen, das Licht wird geschluckt und zwar lange bevor die Unendlichkeit (der man ja so einiges Irreales zutraut) erreicht ist.
Ich verließ diesen Raum des Museums mit einem tieferen Eindruck als alle übrigen Räume zusammen hinterlassen hatten.


* Lewis Carroll. Alice hinter den Spiegeln. Frankfurt 1974

Rätselfoto des Monats März 2022

Geht hier alles mit rechten Dingen zu?


Dieses Bild hat ein leeres alt-Attribut; sein Dateiname ist 193_eiszapfen_img_6670rv.jpg.

Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2022

Frage: Wie kommt es zu den Strukturen im Eiszapfen?

Antwort: Dieses reichlich strukturierte Muster besteht aus Lufteinschlüssen, die sich meist in der Mitte eines Eiszapfens bilden. In Wasser ist unter normalen Bedingungen – und das heißt u.a. bei Kontakt mit der Atmosphäre – stets mehr oder weniger viel Luft gelöst. Die Löslichkeit nimmt mit abnehmender Temperatur zu.
Doch wenn es so kalt wird, dass das Wasser gefriert, nimmt die Löslichkeit plötzlich drastisch ab und die überschüssige Luft wird während der Erstarrung des Wassers abgegeben. Die Eiszapfen frieren von außen nach innen zu, weil sie die bei der Kristallisation freiwerdende Wärme umso besser abgeben können, je näher sie der kalten Außenwelt sind. Wenn die Temperatur sehr niedrig ist und der Kristallisationsvorgang sehr schnell abläuft, kann die beim Erstarren zurückbleibende gelöste Luft nicht schnell genug nach außen abgegeben werden und sie bleibt daher in der Mitte des Zapfens als Luftblasenmuster zurück. Brechung und Reflexion beim Übergang des Lichts zwischen Eis und Luftblasen sorgen dafür, dass die „Luftseele“ trotz der Transparenz von Eis und Luft deutlich sichtbar wird.
Beim langsamen Gefrieren hat die Luft oft Zeit genug, an die Umgebung zu entweichen, sodass manchmal auch Zapfen ohne eingeschlossene Luftblasen entstehen und völlig klar erscheinen.



Spiegelwolken im Fenster

Wolken sind normalerweise in Bewegung. Wenn sie nicht gerade von einem starken Wind getrieben werden, sieht man kaum etwas von ihrer Bewegung, es sei denn man betrachtet sie in Relation zu einem festen Gegenstand, einem Baum oder einem Gebäude. Auch der Mond weist oft dadurch auf die bewegten Wolken hin, dass er durch sie hindurch zu driften scheint. Und nur durch das Wissen um die kaum merkbare Bewegung des Monds, erschließt man die Bewegung der Wolken.
Als Kind habe ich oft auf dem Rücken im Gras gelegen und die Wolkenbewegung dadurch genossen, dass sie in mein Blickfeld ein- und austraten. Heute kann man die bewegten Wolken zuweilen durch die Bewegung ihrer Spiegelbilder in verglasten Gebäuden erkennen. Die Spiegelwolken treten auf der einen Seite in die Scheiben ein und verlassen sie auf der anderen Seite. Dabei kann man teilweise Bewegungen innerhalb einer Wolke erkennen, die auf Deformationen der mehrfach verglasten Scheiben schließen lassen. Da die realen und die reflektierten Wolken nicht gleichzeitig in den Blick genommen werden, erlebt man die Wolkenbewegung in der Spiegelwelt oft als eine vom Menschen gemachte Inszenierung. Dies entdeckte ich als ich auf einer Bank wartend die Spiegelwolken verfolgte und auf diese Weise neben kontemplativen Momenten auch physikalische Vorgänge erleben konnte.

Noch einmal zu den Fenster-Wasserreflexen

Vor einiger Zeit habe ich das Rätsel unbeantwortet gelassen, wie die beiden Reflexe der Sonne in dem realen und dem im Wasser gespiegelten Fenster (Foto) zustande kommen. Denn ich hatte vorher erklärt, dass der Sonnenreflex im Fenster des im Wasser gespiegelten Gebäudes stets ein Stockwerk oberhalb des Reflexes im realen Gebäude auftreten müsse.
Nun habe ich mehrere Mails erhalten, die mich an meine dort gegebene Ankündigung erinnern, ich würde darauf zurückommen. Das will ich hiermit tun, obwohl eine Kommentatorin bereits die korrekte Antwort gegeben hatte. Ich versuche die Erklärung mit Hilfe einer Skizze (untere Abbildung) noch etwas anschaulicher darstellen.

Ausgehend von der Leitfrage, wie die betroffenen Fenster beschaffen sein müssten, um einen solchen Anblick (obiges Foto) möglich zu machen, schaue man sich die Skizze an, in der die Lichtwege eingezeichnet sind, die zu dem Phänomen führen. Demnach müssen sie sich überschneiden. Das ist aber nur möglich, wenn das Fenster mit dem hellen Reflex nicht vertikal ausgerichtet ist, sondern etwas nach hinten gekippt. Das ist aber nichts Besonderes, weil Fenster meistens die Möglichkeit bieten nach innen gekippt werden zu können. Schaut man sich das entsprechende Fenster genauer an, so erkennt man trotz der Überstrahlung durch das intensive Sonnenlicht schemenhaft einen dunklen Schattenstreifen am oberen Rand des Fensters. Dieser Schattenstreifen ergibt sich zwangsläufig, wenn das Fenster auf gekippt gestellt ist, wie man es auch bei weiteren Fenstern des Gebäudes sehen kann.

Vorsicht Pfütze – da sitzt einer.

Um sich nach dem Regen keine nassen Füße zu holen, heftet man oft den Blick auf die Straße, um den Pfützen ausweichen zu können. Dabei überlistet man sich manchmal Interessantes zu sehen. Im vorliegenden Fall sah es aus einiger Entfernung so aus, als würde dort jemand ganz in dunklem Himmelblau getönt liegend sitzen.
Neben dieser Pareidolie ist die Pfütze insofern physikalisch interessant, als das Wasser in ihr nicht nur den blauen Himmel spiegelnd reflektiert, sondern zusätzlich Sonnenlicht von einem mehr oder weniger breiten feuchten Rand ausgeht. Wie kommt es dazu?
Licht wird nur dann von einer spiegelnden Fläche ins Auge gelenkt, wenn der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Für irgend einen Ausschnitt des Himmels ist diese Bedingung so gut wie immer erfüllt, sofern er aus (fast) allen Richtungen zu sehen ist. Für die Sonne wäre das hier nur dann der Fall, wenn sie schräg von vorne schiene. Dass sie dennoch den Randbereich um die Wasserfläche herum erhellt, liegt daran, dass die Fläche aus unregelmäßig orientierten Elementen besteht, von denen das eine oder andere die Reflexionsbedingung erfüllt und man daher wenigstens viele kleine Sonnenreflexe zu sehen bekommt. Ihre Helligkeit ist so groß, dass die Zwischenräume überstrahlt werden und es so erscheint, als würde ein kontinuierlicher Randstreifen im reflektierten Sonnenlicht leuchten.

Impressionen des Alltags

Manchmal lohnt es sich in der Hektik des Alltags kurz innezuhalten und sich vor Augen zu führen, durch welche optischen Eindrücke unsere Netzhäute so alles belichtet werden, ohne dass es uns bewusst wird. Dieser Anblick ist das Ergebnis einer solchen Fermate, die offenbar nötig war, um die Hektik des Einkaufens durchzuhalten.

Fensterreflexe auf den zweiten Blick

Vor einigen Tagen habe ich ein Problem geschildert, bei dem Sonnenlicht sowohl aus dem realen Fenster eines Gebäudes sowie aus dem Fenster des Spiegelbilds des Gebäudes in einem Wasserbecken reflektiert wird. Um dem einen oder der anderen beim eigenen Lösen des Rätsels nicht vorzugreifen, ließ ich die Erklärung offen und hole sie hiermit nach. (Dabei sollte man sich das dort abgebildete Foto noch einmal vor Augen halten. Das aktuelle Foto betrifft ein neues Phänomen.)

Wenn Reflexionsphänomene auf den ersten Blick unverständlich erscheinen, hilft oft eine Zeichnung mit der man (im Rahmen der geometrischen Optik) den Lichtwegen nachspürt. Das habe ich getan (siehe Grafik) und denke, dass die Vorgänge damit veranschaulicht werden können.

Das Sonnenlicht wird natürlich auf der ganzen Häuserfront reflektiert. Wir sehen jedoch je nach unserem Standpunkt nur das Licht, das in unsere Augen gerät. Hier kommt es vor allem auf die spiegelnden Reflexe der Sonnenscheibe selbst an. Die zeigt sich zum einen in der Reflexion des Lichts, das aus dem oberen Fenster gemäß Einfallswinkel = Reflexionswinkel in unsere Augen umgelenkt wird. Zum anderen trifft das im nächst niedrigeren Fenster reflektierte Licht der Sonnenscheibe so auf die Wasseroberfläche auf, dass es von dort in unsere Augen gelangt. Da diese jedoch von dem „Knick“ des Lichtweges auf der Wasseroberfläche nicht „wissen“ können, wird das Licht aus der geradlinigen Verlängerung (gestrichelte Linie) kommend gesehen.

Das heißt aber, dass es in der hier vorliegenden Konstellation so aussieht, als käme das Licht aus dem Fenster der nächst niedrigeren Etage. Eine Reflexion aus derselben Etage wie das direkt reflektierte Licht erscheint also physikalisch nicht möglich. Damit dürfte das Rätsel gelöst sein. Oder?

Schaut man sich das Foto des aktuellen Beitrags im Lichte dieser Erkenntnis an, so scheint es zu zeigen, dass es auch anders geht. Hier scheint das im Wasser reflektierte Sonnenlicht nicht aus der Höhe des nächst niedrigeren Stockwerks zu kommen, sondern aus dem nächst höheren. Kann man da der Physik noch vertrauen? Auch hier hilft wieder eine Zeichnung. Allerdings sollte die begleitende Frage lauten: Wie müssen die betroffenen Fenster beschaffen sein, damit ein solcher Anblick möglich ist.
Ich komme darauf zurück.

Fenster – zwischen Reflexion und Transmission

Fenster gewähren Ausblick und Einblick. Obwohl Fensterglas transparent ist, wird diesen Blicken nicht immer in der gewünschten Weise stattgegeben. Von einem hellen Zimmer aus in die dunkle Außenwelt zu blicken gelingt nur sehr unvollkommen. Während es umgekehrt leicht möglich ist. Tagsüber hat man hingegen nur eine eingeschränkte Möglichkeit von außen durch die Fenster in einen unbeleuchteten Raum zu blicken.
Wenn man es trotzdem tut, sind die Einblicke eher impressionistischer Natur als reale Anblicke (siehe Foto).
Ursache für diese Verwirrungen ist die Tatsache, dass Glasscheiben nicht nur transparent sind, sondern zu einem sehr kleinen Teil das Licht auch reflektieren (ca. 4% bei senkrechtem Blick durch eine Grenzschicht zwischen Luft und Glas). Dieser geringe Anteil wird jedoch dominierend, wenn in der Reflexionsrichtung kaum durchgehendes Licht auftritt.

Doppelte Reflexion im Fenster und im Wasser

Ich werde manchmal gefragt, wie ich zu den Alltagsphänomenen komme, die hier im Blog angesprochen werden. Die Frage kann ich nur exemplarisch beantworten, indem ich typische Situationen schildere, in denen ich von einem Phänomen gewissermaßen angesprungen werde.
Das vorliegende Foto ist entstanden, als ich meinen Zug verpasst hatte und die Zeit auf dem Bahnhofsvorplatz verbrachte. Ich betrachtete die Gebäude und konnte den Ärger dadurch teilweise auf andere (u.A. bauliche) Unvollkommenheiten ablenken. Schließlich stand ich vor einem größeren Wasserbecken, das hier aus Dekorationsgründen angelegt worden war. Darin spiegelte sich mehr oder weniger deutlich ein Hotelgebäude. Sogar die in einem der Hotelfenster reflektierte Sonne wurde im gespiegelten Hotelgebäude reflektiert. Während der Reflex im realen Fenster unerträglich blendete (und in der Fotografie einen weiten Bereich des Fensters überstrahlte) war die Reflexion im Wasser stark herabgedimmt und erträglich.
So sollte es auch sein und ich hätte zufrieden mit der Welt, mit der Physik und mit mir (trotz des Zuspätkommens) sein können. Doch irgendetwas schien hier nicht zu stimmen. Richtig: Die Spiegelung der Sonne erscheint im gespiegelten Gebäude in einem niedrigeren Fenster als im realen Gebäude. Wie das? Schon hatte mich ein Phänomen angesprungen und bestimmte die folgende Zugfahrt,für die ich mir eigentlich schon etwas anderes vorgenommen hatte.

Eine Erklärung gebe ich in einem späteren Beitrag.

Virtuelle Herausforderung

Es ist wahrlich kein erbauendes Gefühl, sich selbst zwar verdoppelt aber kopflos gegenüberzustehen. Und da sage doch jemand, Spiegel seien verlässlich. Rein physikalisch gesehen sind sie es auch: Einfallswinkel = Reflexionswinkel und erst dadurch entsteht das Malheur. Ein gewellter, eingedellter Spiegel kann eben auch nur ein gewelltes und gedelltes Abbild hervorbringen. Dabei kann es je nach Blickwinkel neben abenteuerlichen Verzerrungen zu Überlagerungen und Verdeckungen, wobei oft entscheidende Partien einer Person dem Blick entzogen werden*.
Dennoch oder vielleicht auch deshalb sind solche meist in Science Centern mehr zur Belustigung als zur Aufklärung aufgestellten Zerrspiegel sehr beliebt. Das Vergnügen, sich in der Spiegelwelt je nach Position und Blickwinkel deformiert und depriviert, aber trotzdem nicht deprimiert zu sehen, resultiert vielleicht auch daraus, dass man im tiefsten Inneren die ebenso tiefe Überzeugung spürt, trotzdem in Wirklichkeit wirklich alles beieinander zu haben. Ich habe Kinder erlebt, die nach einigen Spielchen mit dem Zerrspiegel anschließend zum manchmal daneben angebrachten Planspiegel gegangen sind, vielleicht um sich ihrer körperlichen Integrität zu versichern. Man kann ja nie wissen.
Wenn Ödön von Horváth (1901 – 1938) in diesem Zusammenhang meint:
Mancher müßte in einen Zerrspiegel schauen,
um erträglich auszusehen,

so steckt angesichts des Fotos dahinter schon eine ganze Portion Bosheit.


* Wer kein Science-Center u. Ä. in der Nähe hat, kann sich mit den wandelnden Zerrspiegeln auf den Straßen und Parkplätzen vergnügen. Besonders die gut geputzten Karossen zeigen exzellente Verzerrungen.

Rätselfoto des Monats September 2021

Warum ordnet sich der lockere Split allein infolge der Benutzung der Straße wellenförmig an?


Erklärung des Rätselfotos des Monats August 2021

Frage: Warum ist die Spiegelung im Schatten besser?

Antwort: Das schräg von links einfallende Sonnenlicht wird im hinteren Teil der Wasseroberfläche sowohl spiegelnd als auch an den braunen Schwebstoffen im Wasser diffus reflektiert bzw. gestreut. Aus unserer Position bzw. der des Fotografen sehen wir aber nur die diffuse Reflexion, durch die das Sonnenlicht in alle Richtungen gestreut wird – also auch in unsere Augen. Und obwohl die Intensität des gespiegelten Lichts auf der Wasseroberfläche wesentlich größer ist, bekommen wir davon nichts mit, weil nach dem Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel das Licht nach schräg rechts reflektiert wird. Wenn man dort stünde und auf das Wasser in Richtung Sonne blickte, würde einem das gespiegelte Licht blendend in die Augen fallen.
Der (bezüglich des Sonnenlichts) beschattete Bereich im Vordergrund wird lediglich vom Streulicht des Himmels und anderer Objekte wie etwa der Bäume und der Häuser im Hintergrund beleuchtet. Dabei wird es im Wasser ebenfalls spiegelnd und diffus reflektiert. Diesmal kommt das Licht jedoch aus Richtungen, aus denen es spiegelnd in unsere Augen gelangt. Das auch in diesem Fall an den Streuteilchen im Wasser diffus reflektierte Licht ist jedoch von so geringer Intensität, dass es kaum störend in Erscheinung tritt.
Schaut man sich die Szenerie genauer an, so erkennt man, dass ein Teil des in der Sonne liegenden rechten Brückenbogens hell genug ist, um die diffuse Reflexion des Sonnenlichts wenigstens teilweise zu überstrahlen.

Schatten und Spiegelung

In diesem auf den ersten Blick surreal wirkenden Ausschnitt aus einem Hafenbecken beobachtet man zwei Abbildungen der von der Sonne beschienenen Gegenstände auf dem Wasser. Man ist vielleich geneigt, sie als Schatten abzutun. Schaut man sich die Dinge genauer an, so erkennt man, dass die Treppe und das Geländer einerseits eine Abbildung direkt unter dem Original aufweist und eine weitere aus anderer Perspektive rechts daneben. Aber ein Foto kann die Dinge nicht zugleich aus zwei Perspektiven zeigen. Vielmehr handelt es sich im ersteren Fall um keinen Schatten sondern um eine Spiegelung der Brücke und im letzteren um einen Schatten, der von der links strahlenden Sonne hervorgerufen wird.
Genau genommen kann auf dem Wasser kein Schatten entstehen. Wenn aber das Wasser wie im vorliegenden Fall mit Schwebstoffen verunreinigt ist, an denen das Sonnenlicht gestreut wird, erscheinen die von den schattenwerfenden Gegenständen ausgeblendeten Bereiche dunkel, weil uns von dort kein bzw. wesentlich weniger Licht erreicht.
Entsprechendes beobachtet man bei den beiden Pfählen. Aus der Perspektive des Fotos erscheint die Spiegeung wie eine Verlängerung der Pfähle und man muss schon genau hinschauen, wo der reale Pfahl endet und die Spiegelung beginnt. Von dieser Stelle gehen die horizontal orientierten „Schatten“ der Pfähle im Wasser aus. Sie haben einen deutlichen Blaustich, weil zwar das Sonnenlicht ausgeblendet wird, das blaue Himmelslicht diese sonnenlichtfreien Streifen aber erreicht und von dort diffus reflektiert wird.

Die Spiegelung bringt es an den Tag

Ein metallener Aschenbecher auf dem Tisch in einem Biergarten erscheint makellos verchromt. Das Gesicht der gegenüber sitzenden Person wird ziemlich perfekt gespiegelt. Nichts weist auf eine mögliche Strukturierung der Oberfläche hin. Aber wie so oft, bringt es die Sonne an den Tag. Wie man am Schatten (rechts oben) erkennt, fällt das Sonnenlicht von schräg links ein und streift einen Teil der vorderen Seite des Aschenbechers und wird dabei reflektiert. Die Reflexion ist gut zu erkennen, weil das Licht in einen Schattenbereich im Vordergrund des Bildes fällt. Ansonsten wäre das Phänomen kaum aufgefallen.
Man erkennt zahlreiche senkrechte Linien, die auf eine entsprechende Strukturierung schließen lassen. Sie deuten vermutlich auf den Herstellungsprozess hin. Vielleicht ist beim Biegen des verchromten Blechs der konvexe Bereich des Bechers so stark gedehnt worden, dass eine feine Rissstruktur senkrechter Riefen entstanden ist. Jedenfalls wird eine solche durch die Reflexion entlarvt. Das Phänomen, dass in der Reflexion etwas zu erkennen ist, was dem direkten Anblick verborgen bleibt, erinnert an den Chinesischen Zauberspiegel, bei dem ein eingeprägtes Muster auch erst Spiegelbild des Spiegels erkennbar wird.

Rätselfoto des Monats August 2021

Wodurch und warum wird die spiegelnde Reflexion auf Teilen des Wassers verhindert?



Erklärung des Rätselfotos des Monats Juli 2021

Frage: Was hält die Burg zusammen?

Antwort: In trockenem Zustand rinnt Sand durch unsere Finger. Kaum gerät Sand jedoch mit Wasser in Berührung, fließt er nicht mehr und lässt sich in nahezu beliebige feste Gestalt bringen. Wenn sich trockener, also von Luft umgebener Sand mit Wasser verbindet, wird dabei verhältnismäßig viel Grenzflächenenergie an die Umgebung abgegeben. Und da die Natur bestrebt ist, soviel Energie wie unter den gegebenen Bedingungen möglich ist, an die Umgebung abzugeben, werden so viel Sand wie möglich mit Wasser benetzt und dabei so viele Sandkörner wie möglich miteinander verbunden. Wollte man die Körner wieder voneinander trennen und damit die energiereicheren Grenzflächen zwischen Luft und Sand wieder herstellen, müsste man die bei der Benetzung abgegebene Energie wieder zurück in das System stecken. Die dazu nötige Kraft ist Ausdruck der Steifigkeit und Festigkeit des nassen Sands. Durch die z.B. von der Sonne geförderte Verdunstung des Wassers wird der Sand allmählich wieder trocken und die Burg zerfällt.

Wasserfarben bei Sonnenaufgang

Weiterlesen

…und unter mir die Spiegelwelt

Als ich dieses Gebäude betrat (oberes Foto), wunderte ich mich weniger über die nahezu perfekten Spiegelungen im glatten Fliesenboden als über die Menschen, die darüber gingen als wäre es nichts oder vielmehr ein normaler Boden. Ich selbst hatte längst die Unschuld verloren und musste das Gehirn einschalten, um die Tiefen in die Spiegelwelt, die sich da vor mir auftaten als begehbar und nur von virtueller Tiefe anzusehen. Dabei erwies es sich als äußerst günstig, dass ich nicht vorausschauend in diese glitzernde Mischung aus Realität und Virtualität ging, sondern direkt nach unten blickte. Denn in diesem Fall sah man statt einer Tiefe einen zwar glänzenden aber soliden Fußboden mit schwarzen Marmorfliesen (unteres Foto). Andere Menschen, die hier aus und eingingen machten sich überhaupt keine Gedanken vor allem nicht solche, die mich beschäftigten.
Alice hinter den Spiegeln hatte es da einfacher, sie ging durch einen normalen, also vertikal aufgestellten Spiegel. Dort drohte kein Sturz in die Tiefe. Allerdings waren die Abenteuer, die sie in der Spiegelwelt durchleben musste, nicht ganz ohne.

Ab heute begebe ich mich für einige Tage in eine netzfreie Region, sodass ich erst später auf evtl. Kommentare reagieren kann. Ich habe aber mit einigen Beiträgen vorgesorgt. 🙂



Lichtspiele im Glashaus

Ob der Architekt dieses Raumes die Phänomene eingeplant hat, die der aufmerksame Beobachter hier am Abend erleben kann, wenn es draußen dunkel wird und die indirekte (unter der Sitzbank angebrachte) Beleuchtung eingeschaltet wird? Ich denke schon, denn die Installation ist so präzise durchdacht, dass die hervorgebrachten Lichtstrukturen kaum ein zufälliger Nebeneffekt der Beleuchtungseinrichtung sein können.
Besonders auffällig ist das halbkreisförmig gekrümmte Lichtband, das wie ein monochromer Nebelbogen außerhalb des Raumes wahrgenommen wird. Hervorgerufen wird es durch die leicht kegelförmig gekrümmte Glaswand die einen Teil des von unterhalb der kreisförmigen Sitzbank spiegelnd reflektiert wird. Da wegen der beginnenden Dunkelheit außerhalb des Gebäudes dem Betrachter kaum störendes Licht von außerhalb des Gebäudes entgegenstrahlt, ist die Spiegelung deutlich zu erkennen.
Bei unkritischer Betrachtung könnte man den Eindruck gewinnen, als würde der unterhalb der Bank zu sehende leuchtenden Lampenbogen durch die Spiegelung einfach ein Stück angehoben. Das ist natürlich nicht der Fall. Verfolgt man nämlich die Lichtwege unter Berücksichtigung des Reflexionsgesetzes (Einfallswinkel = Reflexionswinkel), so erkennt man, dass der rechte Teil des gespiegelten Lichtbogens durch den linken Teil der Leuchten hervorgebracht wird. Entsprechendes gilt für die andere Seite. Die Steinsäule in der Mitte des Raums verdeckt gerade den Zwischenraum zwischen den beiden reflektierten Teilbögen und erweckt den Eindruck eines einheitlichen Reflexbogens.
Das Foto wurde im Foyer des modernen Ausstellungsbaus des Deutschen Historischen Museums in Berlin aufgenommen. Der Architekt des Anbaus an das alte barocke Zeughaus ist Ieoh Ming Pei, der für eindrucksvolle Licht- und Schatteneffekte in seinen Konstruktionen bekannt ist. Er ist u. A. der Architekt der Glaspyramide im Innenhof des Louvre.

Unter dem Pflaster liegt die Stadt

Ich kannte mal einen, der ging bei Regenwetter und kurz danach immer gesenkten Hauptes durch die Stadt. Auf den ersten Blick sah ich darin eine Bestätigung für die Regel, dass Regenwetter traurig mache und man daher den Kopf hängenlasse. Aber dem war nicht so. Er blickte durch die nassglänzenden Pflastersteine und Pfützen in eine andere Welt, die Welt unter dem Pflaster, die dann besonders schön zur Geltung kommt, kurz nachdem der Regen vorbei und die Sonne wieder das Regiment übernommen hat. Kennt jemand die Stadt, die sich hier durch ein bekanntes Gebäude zu erkennen gibt?

Wer sich eher nach dem unter dem Pflaster liegenden Strand sehnt, schaue sich den früheren Beitrag an.

Eine parasitäre Unterwelt

Wir blicken hier in eine Art Unterwelt, die allerdings so etwas wie einen vergitterten Ausgang zurück ins Helle verspricht… Doch wenn ich euch verrate, dass die Unterwelt nur das Spiegelbild in einer zudem allmählich verdunstenden Wasserpfütze ist (wer hätte das gedacht ;), ist ohnehin alles nur Schein. Denn ein Spiegelbild ist lediglich ein Parasit des Objekts, das es mehr oder weniger deutlich abbildet.

Beobachter des Beobachters

Vice versa

Ein Hase sitzt auf einer Wiese,
des Glaubens, niemand sähe diese.

Doch, im Besitze eines Zeißes,
betrachtet voll gehaltnen Fleißes

vom vis-à-vis gelegnen Berg
ein Mensch den kleinen Löffelzwerg.

Ihn aber blickt hinwiederum
ein Gott von fern an, mild und stumm* Weiterlesen

Doppelreflexe der Sonne auf dem Wasser

Die Wasseroberfläche besteht aus einem fast spiegelglatten und einem etwas welligen Teil. Auf dem glatten Teil im Vordergrund ist ein Spiegelbild der Sonne zu sehen, das an einer durch den Beobachter und der Höhe der Sonne gegebenen Stelle (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) zu sehen ist. Die Spiegelglätte dieses Teils der Wasseroberfläche ist außerdem gut zu erkennen an den Spiegelbildern der Spitzen zweier Bäume vom gegenüberliegenden Ufer. Außerdem wird die Blaufärbung des Himmels mit ihrer Verblassung zum Horizont hin gut wiedergegeben.
Im welligen Abschnitt des Gewässers (es handelt sich um einen Fluss mit von der Strömung weitgehend ausgenommenen Randbereichen) sieht man einen Teil des Schwerts der Sonne. In diesem Bereich wird die Sonne an den passenden Neigungen der räumlich und zeitlich variierenden kleinen Wellen in unsere Augen bzw. die Kamera reflektiert. Weiterlesen

Nur eine Welle auf dem Wasser…

Wir möchten gerne die Welle kennen, auf welcher wir im Ozean treiben, allein wir sind diese Welle selbst.*

 

 


*Jacob Burckhardt (1818 – 1897)

Rätselfoto des Monats Januar 2021

Wie kommt es zu Form und Farbe des Sonnenreflexes?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Dezember 2020

Frage: Wie kommt es zu der doppelten Abbildung der Fenster?

Antwort: Obwohl das Phänomen durch kluge Kommentare bereits im letzten Monat weitgehend geklärt wurde,  fasse ich noch mal zusammen und vertiefe in einigen Aspekten.
Die Aufnahme wurde im Flur eines altehrwürdigen Gebäudes gemacht. An den Abbildern der Fenster kann man erkennen, dass sie noch einfach verglast sind. Doppelt verglaste Scheiben liefern im Allgemeinen Lichtkreuze im Lichtkreis.
Von jeder durch die tiefstehende Sonne beleuchteten Scheibe wird ein Teil auf die Wand und eines auf den Fußboden projiziert, sodass das Licht durch diffuse Reflexion in unserer Augen gelangt. Der auf die Wand projizierte Teil wird außerdem vom glatten Fußboden spiegelnd reflektiert. Es sieht so aus, als würde der vom Fußboden gespiegelte Teil den diffus an der Wand reflektierten Teil zu einem Bild des gesamten Fensters ergänzen. Das ist jedoch nicht der Fall. Denn das Spiegelbild unterscheidet sich von einer Projektion dadurch, dass es je nach dem Standpunkt des Beobachters eine andere Lage annimmt. Außerdem ist zu erkennen, dass das Spiegelbild sich in der Spiegelwelt unterhalb des Bodens befindet.
Der Fliesenboden ist offenbar so glatt, dass er wie ein Spiegel wirkt. Er ist allerdings kein perfekter Spiegel. Denn ein solcher würde nicht als Projektionsfläche taugen – es würden also keine Projektionen der Fenster auf dem Boden auftreten. Der Boden ist aber gleichzeitig auch so matt, dass das auffallende Licht außerdem diffus reflektiert wird. Letzteres erkennt man auch an der gelblichen Farbe des Fußbodens.

Hohlspiegeleien

Ein normalerweise als Kerzenhalter dienender Hohlspiegel bekam es zufällig mit dem Auslaufmodell eines Plastiktrinkhalms zu tun und baute kurzerhand ein optisches Kunstwerk auf.
Neben den verzerrten Spiegelungen des Trinkhalms sind noch einige Kaustiken zu sehen, die im Vordergrund auf einer hellen Unterlage projiziert und von dort auch noch einmal im Hohlspiegel reflektiert werden. So ensteht aus wenigen Details ein komplexes Gebilde.

Eine kleine Fusselgeschichte

Vor kurzem bekam ich von Dierk Wendt ein Rätselfoto, das ich doch gerne weitergeben möchte:
Hauptakteur ist ein unscheinbarer Fussel, der im Innern einer Duschkabine liegt. Er stammt vielleicht von einem weißen Handtuch. Nachdem die Duschkabinentür zugeschoben wurde, liegt es nunmehr ansonsten völlig gleich in Form und Lage auf einem Handtuch, das sich ihm gewissermaßen untergeschoben hat. Das ist allerdings in der Berührungslosigkeit, in der das hier geschehen ist, nur möglich, wenn das Handtuch nicht von dieser Welt ist. Weiterlesen

Wer kennt diesen Baum?

Während von Westen Ungemach in Form einer dunklen Front droht, strahlt im Osten der helle Tag. Jedes Mal, wenn ich an dieser Stelle stehe, lege ich den Kopf auf die Seite, sodass die Augen übereinander zu liegen kommen und nehme mit Interesse die um 90° gekippte Welt als bereichernde Zutat zur aufrichtigen Welt in Augenschein.

Bunter Kaffee unter freiem Himmel

Kaffee wir viel getrunken und vielleicht noch mehr darüber geschrieben und gesprochen. In einer Kaffeepause genießt man das Aroma, den Geschmack und die positive Wirkung auf das Gemüt. Die Farbe des Kaffees ist meist schwarz; es sei denn, man nimmt seinen Kaffee unter freiem Himmel ein. Dann kann es passieren, dass man auf der Kaffeeoberfläche den blauen Himmel reflektiert sieht und damit eine Erklärung für das himmlische Gefühl findet, das zumindest eine Sorte dieses Namens zu vermitteln verspricht.
Manchmal entstehen Bläschen auf dem Kaffee und wenn diese vom weißen Licht getroffen werden, kann es sein, dass einem auch noch die restlichen Farben in den tollsten Kombinationen entgegen leuchten. (Zur Vergrößerung auf Bild klicken!). Die Interferenz macht es möglich. Große und kleine Blasen bilden einen ästhetisch ansprechenden Farbenteppich wobei sie unterhalb einer gewissen Größe weiß erscheinen (siehe die kleinen Blasen in den Zwischenräumen und an den Rändern der größeren Blasen). Dann sind sie so winzig und liegen sie so dicht beieinander, dass sie ähnlich wie Nebeltröpfchen das Licht in aller Richtungen streuen und unsere Augen gleichzeitig Licht aus verschiedenen Richtungen erhalten, das sich zu weiß vermischt.
Keine Angst, wir haben es hier nicht mit Seifenblasen zu tun, die eventuell Resten von Geschirrspülmitteln zu verdanken wären. Es sind echte Kaffeblasen. Denn der Kaffee enthält Substanzen, die eine ähnlich oberflächenentspannende Wirkung entfalten können. Die wie auch immer im Kaffee entstehenden Bläschen zerfallen also nicht sofort wie im reinen Wasser, sondern leben genügend lange, um diese Beobachtungen anstellen zu können. Dazu gehört, dass bald nachdem sie entstanden sind, eine Blase nach der anderen platzt und die farbigen Lichtlein zum Erlöschen bringt. Damit zerplatzt dann auch der Farbtraum sprichwörtlich wie Seifenblasen.
Und wer den Abwasch der Kaffeetassen nicht in das lärmenden Dunkel der Geschirrspülmaschine verbannt, sondern stattdessen nach der herkömmlichen Methode Hand anlegt, kann das Blasenfarbenspiel noch einmal in anderer Konstellation zu Gesicht bekommen.

Photoarchiv