62 35 Der Hohlspiegel (Konkavspiegel) Ein Hohl- oder Konkavspiegel 1 (concave mirror) ist ein Teil einer innen verspiegelten Kugelschale. Hohlspiegel werden z. B. als Kosmetikspiegel verwendet. Versuch: Lass auf einen Hohlspiegel ein achsenparalleles Lichtbündel (parallel zur optischen Achse einfallendes Lichtbündel) fallen (Abb. 35.1). Mit Hilfe einer Schlitzblende oder einem feinen Kamm kann man wieder einzelne dünne Lichtbündel als Strahlen einfallen lassen. Wie verlaufen die reflektierten Strahlen? Jede Stelle des Hohlspiegels kann als kleiner, ebener Spiegel angesehen werden (Abb. 35.2). Das Einfallslot ist hierbei stets der Radius des Hohlspiegelprofils. Die parallelen Strahlen werden so reflektiert, dass sie einander in einem Punkt schneiden. Mit Sonnenlicht kann man dort z. B. ein Streichholz entzünden (Abb. 35.3). Der Punkt heißt daher Brennpunkt F (Fokus2, focal point) des Hohlspiegels. Er liegt für achsennahe Strahlen in der Mitte zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und dem Scheitel. Der Abstand des Brennpunktes vom Scheitel heißt Brennweite f (focal distance). Die Brennweite ist gleich dem halben Krümmungsradius. __ SF= __ FM= f = r/2 Das achsenparallele Lichtbündel kommt allerdings nur dann exakt in einem Punkt zum Schnitt, wenn der Hohlspiegel wenig gekrümmt ist und die Strahlen nahe der Achse verlaufen. Sollen bei größeren und stark gekrümmten Spiegeln alle einfallenden Parallelstrahlen einander genau in einem Punkt schneiden, so muss man dem Spiegel die Form eines Paraboloids geben (Parabolspiegel). Nun wollen wir untersuchen, welche Bilder wir bei einem Hohlspiegel erhalten können. Versuch: Stelle eine brennende Kerze etwas außerhalb der Brennweite eines Hohlspiegels auf und fange das reflektierte Lichtbündel auf einem Schirm auf. Verschiebe nun den Schirm, bis du darauf ein scharfes Bild der Kerze erhältst. Was fällt dir daran auf? Wiederhole diesen Versuch für verschiedene Entfernungen der Kerze außerhalb der Brennweite des Hohlspiegels. Miss in jedem Fall die Abstände des Gegenstandes und des Bildes vom Scheitel des Hohlspiegels! Von jedem Punkt des Gegenstandes fallen Lichtbündel auf den Spiegel. Liegt der Gegenstand außerhalb der Brennweite, läuft jedes Lichtbündel nach der Reflexion in einem Bildpunkt zusammen. Alle Bildpunkte gemeinsam ergeben das Bild der Kerzenflamme. Da das Bild durch die Vereinigung der Lichtbündel zustande kommt, heißt es wirkliches oder reelles Bild (real image) und kann auf einem Schirm aufgefangen werden. Die Entfernung des Gegenstandes vom Scheitel heißt Gegenstandsweite g, die Entfernung des Bildes vom Scheitel Bildweite b. Bei einem Hohlspiegel können wir aber auch scheinbare oder virtuelle Bilder erhalten. Wie wird das olympische Feuer entzündet? 35.3 Entzünden des olympischen Feuers mit einem Brennspiegel 35.1 Brennpunkt eines Hohlspiegels parallel zur Achse einfallender Strahl Hohlspiegel reflektierter Strahl Die Lichtstrahlen schneiden einander im Brennpunkt. 35.2 Einen Hohlspiegel kann man sich aus kleinen ebenen Spiegeln zusammengesetzt denken. M S F kleine ebene Spiegel Einfallslot = Kugelradius Die Strahlen schneiden einander im Brennpunkt. 1 concavus (lat.) … hohl 2 focus (lat.) … Herd Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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