Sexl Physik 7, Schulbuch

11 | e uklid (etwa 300 v. Chr.) formulierte als erster das Reflexionsgesetz . In seinem Buch über Optik steht: Der einfallende Strahl, das Lot auf die Körperoberfläche und der reflektierte Strahl liegen stets in einer Ebene. Der Reflexionswinkel α ’ ist stets gleich groß wie der Einfallswinkel α . w Spiegel Mit Hilfe des Reflexionsgesetzes können wir erklären, wie Spiegel funktionieren ( 11.1 ). Zur Vereinfachung bilden wir die Spitze eines Gegenstandes ab. Die Spit­ ze strahlt Licht in alle Richtungen (entweder weil sie selbst leuchtet oder weil sie auffallendes Licht diffus reflektiert). Wir wählen zwei beliebige Strahlen aus. Am ebenen Spiegel werden sie so reflektiert, dass sie nach der Reflexion auseinander laufen (divergieren). Diese Strahlen werden von unserem Auge gesammelt (s. S. 21). Wir sehen ein Bild der Spitze des Gegenstandes genau dort, wo diese Strahlen scheinbar herkommen. Das Bild ist virtuell , da der Bildpunkt nicht real existiert. Experiment: Reflexion am gewölbten Spiegel 11.1 Du brauchst: a) Experimentierleuchte, Mehrfachschlitz, optische Scheibe und da- zugehörige Spiegelbausteine (Konvex- und Konkavspiegel). b) Wölbspiegel, Hohlspiegel, Kerze, Schirm. Was ist zu tun? a) Untersuche mit der optischen Scheibe das Verhalten der Lichtstrah- len bei Reflexion an gekrümmten Spiegeln. Benutze einen Mehrfachschlitz und lass die Strahlen parallel zur optischen Achse einfallen. b) Betrachte das Bild einer Kerze an ei- nem Konkav- und einem Konvexspiegel. Welcher Spiegel liefert unter welchen Voraus- setzungen welche Bilder? Welche der so erzeugten Bilder lassen sich auf einem Schirm auffangen. Erkläre deine Beobachtungen. Kugelspiegel sind Ausschnitte von Kugeln, deren Innen oder Außenflächen ver­ spiegelt sind. Am Hohlspiegel ( Konkavspiegel , 11.2 ) werden Strahlen, die durch den geometrischen Mittelpunkt laufen, in sich selbst reflektiert ( Hauptstrahlen ); Strahlen parallel zur optischen Achse (das ist die durch gegebene Gerade) wer­ den – vorausgesetzt sie liegen nahe bei der Achse – so reflektiert, dass sie durch einen Punkt, den auf der Bildseite liegenden Brennpunkt laufen ( Brennstrahlen ). Dort, wo die reflektierten Strahlen einander schneiden (real oder virtuell), sehen wir einen Bildpunkt. Je nach Krümmung des Spiegels und Abstand des Gegen­ stands vom Spiegel erhalten wir unterschiedliche Bilder. Liegt der Gegenstand au­ ßerhalb der einfachen Brennweite, sind die Bilder real , das heißt, die vom Spie­ gel reflektierten Strahlen schneiden einander. Stellt man nun einen Schirm in die Bildebene, so erhält man eine Bild des Gegenstandes. Dieses ist je nach Entfernung des Gegenstandes vom Spiegel vergrößert oder verkleinert. Liegt der Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite, ist das Bild virtuell und vergrößert. Beim Wölbspiegel ( Konvexspiegel ) werden die Strahlen, die parallel zur optischen Achse einfallen, so reflektiert, als würden sie von einem Punkt herkommen. Man bezeichnet diesen Punkt als scheinbaren (virtuellen) Brennpunkt. Die Bilder, die ein derartiger Spiegel erzeugt sind virtuell. Untersuche, überlege, forsche: Spiegel 11.1 Spiegel gibt es an Kreuzungen, in Autos, im Supermarkt und im Badezimmer. Wozu benutzt man sie? 11.2 Spiegel geben verschiedene Bilder, je nach Entfernung und Art des Spiegels. Die Bilder können vergrößert, verkleinert, verkehrt oder aufrecht sein und manche lassen sich mit einem Schirm auffangen, manche nicht. Stelle dazu eine Übersicht auf. 11.3 Wenn ein Beobachter durch ein Spiegelsystem die Augen einer anderen Person sieht, kann dann diese Person die Augen des Beobachters sehen? 11.4 Wie groß muss ein senkrecht stehender ebener Spiegel sein, damit du dich voll- ständig betrachten kannst?  scheinbares Bild Gegenstand Bildweite b Gegenstands- weite g ’   11.1 Auffinden eines Bildpunkts beim ebenen Spiegel durch Konstruktion. Der Punkt, von dem das Strahlenbündel herzukommen scheint, existiert nicht wirklich, er ist virtuell. Das Auge sammelt das vom Spiegel kommen- de divergente Strahlenbündel, so dass auf der Netzhaut ein Bild entsteht. G M B F f g b Hauptstrahl Parallelstrahl Brennstrahl 11.2 Bildkonstruktion beim Hohlspiegel (F Brennpunkt, M Mittelpunkt, f Brennweite, g Gegenstandsweite, b Bildweite). Befindet sich der Gegenstand außerhalb der einfachen Brennweite, so ist das Bild ist auf einem Schirm auffangbar (reell). 11.3 Beim kugelförmigen Hohlspiegel werden nur die achsennahen Lichtstrahlen zum Brenn- punkt gelenkt. Dies ist der Grund, warum man etwa für Antennen Parabolspiegel verwendet. 11.4 Der Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops (s. auch physikplus.oebv.at ). Nur zu Prüfzwecken – Eigentu des Verlags öbv