Peter N. Saeta, Assistenzprofessor für Physik am Harvey Mudd College, antwortet:
„Das oszillierende elektrische Feld der einfallenden Lichtwelle erzeugt eine Kraft auf die Ladungen im Inneren des Spiegels. Die meisten Ladungen sind entweder zu schwer (wie bei den Atomkernen) oder zu fest gebunden (wie bei den meisten Elektronen), um als Reaktion auf dieses Feld nennenswert zu schwingen. Die vergleichsweise locker gebundenen Bindungselektronen sowie die freien Elektronen in Metallen können sich jedoch als Reaktion auf diese elektrischen Kräfte bewegen. Diese Elektronen schwingen mit der gleichen Frequenz wie das einfallende Licht, wodurch die reflektierte Welle entsteht.
„Da es sehr viele Elektronen im Spiegel gibt, die alle mit der Frequenz des einfallenden Lichts schwingen, ist die Reflexion am Spiegel wirklich eine Gruppenleistung. Alle Elektronen tanzen zur gleichen Musik, deren Rhythmus von der einfallenden Lichtwelle vorgegeben wird. Diese Koordination bewirkt, dass die reflektierte Welle den gleichen Winkel mit der Spiegeloberfläche einnimmt wie der einfallende Strahl.
„Ein typischer Spiegel besteht aus einem Stück Glas, das mit einer Metallschicht überzogen ist. Das Glas selbst reflektiert nur einen kleinen Teil des Lichts, aber die Metallschicht erhöht das Reflexionsvermögen erheblich. Wäre das Metall perfekt leitend, würde es das gesamte Licht reflektieren, aber die Leitfähigkeit von echten Metallen ist nicht perfekt. Diese Unvollkommenheit führt zu einer gewissen Absorption des Lichts im Metall. Eine polierte Silberoberfläche zum Beispiel reflektiert etwa 93 % des einfallenden sichtbaren Lichts, was für Metalle sehr gut ist. Interessant ist, dass bei einer sehr dünnen Metallschicht – nur wenige hundert Atome dick – ein großer Teil des Lichts durch das Metall sickert und auf der Rückseite wieder austritt. Wenn man die Dicke einer Metallschicht richtig wählt, kann man einen Strahlteiler herstellen, der einen einfallenden Lichtstrahl in zwei gleiche Teile teilt, wobei nur ein kleiner Teil des Lichts durch die Metallschicht selbst verloren geht.
„So gut das Reflexionsvermögen eines Silberspiegels auch ist, mit dielektrischen Spiegeln kann man noch viel mehr erreichen. Diese Spiegel bestehen aus abwechselnden Schichten zweier transparenter Materialien, die unterschiedliche Brechungsindizes haben. Dielektrische Spiegel können bei der Wellenlänge, für die sie ausgelegt sind, einen Reflexionsgrad von 99,999 Prozent oder mehr erreichen. Bei diesen Spiegeln wird im Wesentlichen das gesamte einfallende Licht reflektiert, und praktisch nichts wird im Spiegel absorbiert oder durch ihn hindurchgelassen.“