Grundgesetze der Brechung

1. Der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und die Normale zur Oberfläche liegen in derselben Ebene.
2. Der Weg eines gebrochenen Strahls an der Grenzfläche zweier Medien ist exakt reversibel.
Flacher Spiegel: Reflektierende und polierte flache Oberfläche.

Kugelspiegel: Polierte Oberfläche, die als Teil einer reflektierenden Kugel angesehen werden kann. Sphärische Spiegel können sein:
1. Konkav oder konvergent (wenn das Innere der Kugeloberfläche reflektierend ist).
2. Konvex oder divergent (wenn die Außenseite der Oberfläche reflektierend ist).
Spiegelgleichung: (Gilt für konkav und konvex).
1 / p + 1 / q = 1 / f wobei f = R / 2
wobei: p = Abstand vom Objekt
q = Bildabstand
f = Brennweite
R = Krümmungsradius

Planspiegel bilden aufrecht stehende Bilder gleicher Größe des Objekts und im gleichen Abstand hinter der reflektierenden Fläche, als das Objekt vor der Oberfläche.
Die Bilder sind virtuell (sie können nicht auf einem Bildschirm erfasst werden). Die von sphärischen Spiegeln erzeugten Bilder können größer, kleiner oder gleich groß wie die Objekte sein.

Vergrößerung / (Spiegelseite) = Bildgröße / Objektgröße = q / p
wobei: q = Abstand zum Bild
p = Abstand zum Objekt

p (+) wenn sich das Objekt vor dem Spiegel befindet
q (+) wenn das Bild echt ist (es ist vor dem Spiegel)
q (-) wenn das Bild virtuell ist (hinter dem Spiegel)

R und f sind (+) für konkave Spiegel und (-) für konvexe.

Linse: Transparentes Objekt im Allgemeinen aus Glas, das die Form einer Wellenfront verändert, die es durchquert. Gebrochenes Licht bildet analog zu Spiegeln Bilder. Linsen können sein:
zu) Konvergent: Zieht paralleles Licht in einem Brennpunkt außerhalb der Linse zurück und konvergiert es. Sie sind in der Mitte dicker als an den Rändern.
b) Abweichend: Brecht und divergiert paralleles Licht von einem Punkt, der sich vor der Linse befindet. Seine Kanten sind dicker als sein Mittelteil.
Die Brennweite f einer Linse ist der Abstand vom optischen Zentrum der Linse zu einem ihrer Brennpunkte.
Durch die Linsengleichung (identisch mit der Spiegelgleichung) werden die Eigenschaften, Größe und Lage der Bilder bestimmt.
Streuung: Trennung von Licht in die Wellenlängen, aus denen es besteht.
Gerade Prismen nutzen das Prinzip der Totalreflexion, um den Lichtweg abzulenken.
Polarisation: Vorgang, bei dem die transversalen Schwingungen einer Wellenbewegung auf ein definiertes Muster beschränkt werden. Polarisation ist eine Eigenschaft von Scherwellen. Eine Longitudinalwelle kann nicht polarisiert werden.
Beugung: Die Fähigkeit der Wellen, Hindernisse auf ihrem Weg abzulenken oder ihre Richtung zu ändern.
Dualität des Lichts: Die heutige Sichtweise sagt uns, dass sich Licht bei seiner Ausbreitung wie eine Welle verhält, während es von Natur aus korpuskular ist, wenn es mit Materie wechselwirkt. Das heißt, ein Photon verhält sich bei seiner Ausbreitung wie eine Welle und bei der Wechselwirkung mit Materie wie ein Teilchen.