Geht es nur um Schall oder auch um Licht?

Die Geometrie ist dieselbe. Berühmt sind Kuppeln, in denen man ein Flüstern hört; dieselben Strahlen beschreiben Licht in einem kreisförmigen Spiegel. Die Strahlnäherung trägt, wenn die Wellenlänge viel kleiner als der Radius ist.

Warum treffen sich alle Strahlen genau in einem Punkt?

Der Kreis hat konstanten Radius. Quelle, Reflexionspunkt und Mittelpunkt bilden ein gleichschenkliges Dreieck; die Sehne als Basis endet nach einer Reflexion gegenüber der Quelle. Dieselbe Eigenschaft hat die Ellipse (zwei Brennpunkte).

Was fehlt dem Strahlenmodell?

Beugung und Interferenz: der Strahl hat Breite null, der Spiegel ist ideal. Bei langen Wellen oder scharfer Bündelung werden Wellenkorrekturen sichtbar; für die erste Erklärung der Galerie reichen die Strahlen.

Wo sieht man das in der Wirklichkeit?

Die Kuppel der St.-Pauls-Kathedrale in London, runde Säle. In der Optik dasselbe Prinzip — Mikroresonatoren, in denen Licht den Scheibenrand durch Totalreflexion umläuft.

Flüstergalerie

Kreisförmiger Spiegel: flache Sehnen sammeln sich nach der Reflexion gegenüber der Quelle. Geometrische Optik, keine Wellen.

Zum Modell

Die Flüstergalerie: Schall oder Licht, fast tangential zu einer hohlen Wand geschickt, läuft den Bogen entlang und sammelt sich gegenüber der Quelle wieder. Hier ein kreisförmiger Spiegel und das Reflexionsgesetz: Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel, gemessen zur lokalen Normalen. Liegt die Quelle auf dem Kreis, treffen sich die Strahlen nach einer Reflexion im gegenüberliegenden Punkt — Folge des konstanten Radius und gleichschenkliger Dreiecke mit Spitze im Mittelpunkt. Auf dem Bildschirm ein Bündel flacher Sehnen mit kleiner Winkelstreuung. Beugung, Dämpfung und echte Flüstergalerie-Moden werden nicht gerechnet: nur geometrische Strahlen und ein idealer Spiegel.

Für wen: Klassen 8–11, geometrische Optik: Reflexionsgesetz, Hohlspiegel, Bündelung.

Wichtige Begriffe

Flüstergalerie
Reflexionsgesetz
kreisförmiger Spiegel
Sehne
Einfallswinkel
geometrische Optik

So funktioniert es

Eine Punktquelle an der kreisförmigen Spiegelwand sendet Strahlen; in jedem Auftreffpunkt gilt Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel. Flache Sehnen bleiben am Rand und sammeln sich nach einer Reflexion gegenüber der Quelle. Auf dem Bildschirm das Strahlenbündel und der Treffpunkt. Wellen, Beugung und Verluste werden nicht gerechnet.

Häufige Fragen

Geht es nur um Schall oder auch um Licht?: Die Geometrie ist dieselbe. Berühmt sind Kuppeln, in denen man ein Flüstern hört; dieselben Strahlen beschreiben Licht in einem kreisförmigen Spiegel. Die Strahlnäherung trägt, wenn die Wellenlänge viel kleiner als der Radius ist.
Warum treffen sich alle Strahlen genau in einem Punkt?: Der Kreis hat konstanten Radius. Quelle, Reflexionspunkt und Mittelpunkt bilden ein gleichschenkliges Dreieck; die Sehne als Basis endet nach einer Reflexion gegenüber der Quelle. Dieselbe Eigenschaft hat die Ellipse (zwei Brennpunkte).
Was fehlt dem Strahlenmodell?: Beugung und Interferenz: der Strahl hat Breite null, der Spiegel ist ideal. Bei langen Wellen oder scharfer Bündelung werden Wellenkorrekturen sichtbar; für die erste Erklärung der Galerie reichen die Strahlen.
Wo sieht man das in der Wirklichkeit?: Die Kuppel der St.-Pauls-Kathedrale in London, runde Säle. In der Optik dasselbe Prinzip — Mikroresonatoren, in denen Licht den Scheibenrand durch Totalreflexion umläuft.

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