Bildentstehung Hohlspiegel - Experiment

Aus Ecole Science
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Cover[Bearbeiten]

97.jpg

Aufgabenstellung[Bearbeiten]

Welche Eigenschaften haben durch einen Hohlspiegel erzeugte Bilder?

Vorbetrachtungen[Bearbeiten]

Theoretische Grundlagen[Bearbeiten]

Hohlspiegel sind Spiegel mit gekrümmten Flächen an welchen in Abhängigkeit von der Gegenstandsweite unterschiedliche Arten von Bildern entstehen.

Für charakteristische Strahlen am kugelförmigen Hohlspiegel gilt :

  • Parallelstrahlen werden nach der Reflexion zu Brennpunktstrahlen.
  • Brennpunktstrahlen werden nach der Reflexion zu Parallelstrahlen.
  • Mittelpunktstrahlen bleiben nach der Reflexion Mitttelpunktstrahlen. Sie werden in sich selbst zurückgeworfen.

Kugelförmige Hohlspiegel mit geringer Krümmung und damit einer relativ kleinen Vergrößerung nutzt man vor allem als Kosmetikspiegel oder Rasierspiegel. Betrachtet man sich in einem solchen Spiegel aus geringer Entfernung betrachtet, so sieht man ein vergrößertes, aufrechtes und virtuelles Bild. Parabolspiegel setzt man beispielsweise bei Spiegelteleskopen ein, da es hier darauf ankommt, das weitgehend parallele Licht von Sternen in einem kleinen Bereich zu sammeln.

Versuchsaufbau/Schaltplan[Bearbeiten]

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Verwendete Geräte[Bearbeiten]

  • Optische Bank
  • 2 Reiter für Stativbank
  • Leuchtbox, Halogen 12V/20W
  • Hohlspiegel mit Stiel
  • Perl L
  • Schirm, weiß, 150mm x 150mm
  • Tonnenfuß
  • PHYWE Netzgerät DC
  • Lineal (ca.30cm)

Für Lehrkräfte[Bearbeiten]

Methodische Hinweise[Bearbeiten]

Bemerkungen[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]

Beschreibung der Versuchsdurchführung[Bearbeiten]

  • Aufbau des Versuches
    • Maßstab auf optischer Bank positionieren
    • Leuchtbox und Hohlspiegel auf optischer Bank mit Reitern befestigen
    • Perl L einsetzen in Leuchtbox
    • Schirm auf Tonnenfuß befestigen und ausrichten
    • Leuchtbox mit dem Netzgerät verbinden und an Strom anschließen
  • Durchführung des Versuchs
    • Leuchtbox auf 0cm verschieben
    • Hohlspiegel entsprechend ausrichten
    • Schirm in Abstand und Winkel verschieben
    • Messwerte aufnehmen

Beobachtung[Bearbeiten]

Bei Veränderung des Abstandes zwischen Hohlspiegel und Leuchtbox variierte die Abbildung des L auf dem Schirm in Größe und Schärfe. Abgesehen von der Größe ist auch festzustellen, dass bei einem bestimmten Abstand die Abbildung umgekehrt ist.

Video[Bearbeiten]

Link: YouTube:Bildentstehung Hohlspiegel - Experiment

Informationen zum Video
Experiment Nr.: 97
Veröffentlicht am: 27.12.2018
Dateiname: 97.mp4
Länge:
Maximale Dateigröße:
Videoqualität: SD, HD, 2k
Lizenz: CC0 1.0 Universell (CC0 1.0) Public Domain Dedication

Weitere Fotos[Bearbeiten]

  • 9AC2327A-7B37-4004-A418-F1F6062D2B52.jpeg
  • FA94E0A4-D81D-4DF9-95F3-AFD3DFB6075F.jpeg
  • 6AD4F476-D78C-46D2-9B72-F134A7C1D934.jpeg
  • CFF10E8D-E8C3-442A-94E0-E088BB60B545.jpeg

Auswertung[Bearbeiten]

Messwertaufnahme[Bearbeiten]

Bei einem Abstand von Hohlspiegel und Leuchtbox von…

  • …25cm entstand ein verkleinertes, umgekehrtes, reelles Bild.
  • …20cm entstand ein gleich großes, umgekehrtes,reeles Bild.
  • …15cm entstand ein vergrößertes, umgekehrtes, reelles Bild.
  • …7,5cm entstand ein aufrechtes, vergrößertes, virtuelles Bild.

Erklärung[Bearbeiten]

1. Fall : g > 2f[Bearbeiten]

Wenn sich der Gegenstand außerhalb der doppelten Brennweite vor einem Holhspiegel befindet, so entsteht zwischen der einfachen und doppelten Brennweite auf dem Schirm ein verkleinertes, umgekehrtes, reelles Bild.

2. Fall : g = f[Bearbeiten]

Befindet sich der Gegenstand in der Entfernung der doppelten Brennweite vor dem Hohlspiegel, so entsteht im Abstand der doppelten Brennweite ein gleich großes, umgekehrtes, reelles Bild.

3. Fall : f < g < 2f[Bearbeiten]

Wenn sich der Gegenstand zwischen der einfachen und der doppelten Brennweite vor einem Hohlspiegel befindet, so entsteht außerhalb der doppelten Brennwerte ein vergrößertes, umgekehrtes, reelles Bild.

4. Fall : g < f[Bearbeiten]

Wenn sich der Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite vor dem Hohlspiegel befindet, so entsteht hinter dem Hohlspiegel ein aufrechtes, vergrößertes virtuelles Bild.

5. Fall : g = f[Bearbeiten]

(Bei unserem Versuch jedoch nicht gemessen) Wenn sich ein Gegenstand in der Entfernung der Brennweite f vor dem Hohlspiegel befindet, so entsteht kein Bild. Denn alle Lichtstrahlen, die von einem Gegenstandspunkt ausgehen und auf den Hohlspiegel treffen, verlaufen nach Reflexion parallel und können sich so nicht schneiden.

Fehlerbetrachtung[Bearbeiten]

  • nicht optimale Ausrichtung von Hohlspiegel und Leuchtbox
  • Winkel vom Schirm falsch gewählt