Zuerst demonstriere ich mit Versuchen Spiegelbilder. Danach erkläre ich, wie ein Spiegelbild entsteht und dass Gegenstand und Spiegelbild symmetrisch zueinander liegen. Anschließend zeige ich, wie ein Autoscheinwerfer und ein Hohlspiegel funktionieren.
Ebene Spiegel
Versuch
Wir stellen vor und hinter eine Glasscheibe im gleichen Abstand zur Scheibe jeweils eine Kerze. Dabei stellen wir die Kerze hinter der Scheibe in ein Glas Wasser. Die vordere Kerze wird angezündet.
Das Licht der vorderen Kerze spiegelt sich in der Glasscheibe. Dabei scheint die im Wasser befindliche Kerze zu brennen. Das ist jedoch eine optische Täuschung. Wir sehen lediglich das Spiegelbild der vorderen Kerze.
Gegenstand und Spiegelbild liegen symmetrisch zueinander
Mit anderen Worten: Die Spiegelebene ist die Symmetrieebene.
Versuch
Bein nächsten Versuch vertauschen wir vorne und hinten, oben und unten.
Merke
Ein Spiegel vertauscht vorn und hinten, bezogen auf die Spiegeloberfläche. Die Seiten links und rechts werden jedoch nicht vom Spiegel, sondern von unserer Anschauung vertauscht.
Wie entsteht ein Spiegelbild?
Ein Spiegelbild kommt zustande, wenn Licht von einem Gegenstand über einen Spiegel in unser Auge gelangt. Gegenstand und Bild liegen symmetrisch bezüglich der Spiegelebene zueinander. Sie sind gleich groß und gleich weit vom Spiegel entfernt. Beim Spiegelbild wird immer vorn und hinten bezüglich der Spiegelfläche vertauscht. Ob das vorn und hinten oder oben und unten oder links und rechts ist, hängt davon ab, wie du zum Spiegel siehst.
Wie funktioniert ein Autoscheinwerfer?
Versuch mit gekrümmtem Spiegel
Wir führen mehrere Autoscheinwerfer vor. Oder wir lassen parallele Lichtbündel auf einen gekrümmten Spiegel fallen.
Nach der Reflexion am Hohlspiegel laufen die Bündel zunächst zusammen, überschneiden sich in einem Bereich und laufen dann wieder auseinander. Der Schnittpunkt der reflektierten Strahlen ist der Brennpunkt F. Nur die achsennahen Strahlen vereinigen sich im Brennpunkt. Der Brennpunkt des Hohlspiegels wird durch die Krümmung des Spiegels (also durch r ) bestimmt. M ist der Krümmungsmittelpunkt. Den Abstand vom Scheitel S zum Brennpunkt F nennt man Brennweite f des Hohlspiegels. Der Brennpunkt F liegt beim Kugelspiegel für achsennahe parallele Bündel näherungsweise in der Mitte zwischen S und M, d.h. bei r/2. Die Brennweite eines Hohlspiegels ist also um so größer, je größer der Krümmungsradius ist. Je weiter entfernt von der Spiegelachse die Lichtbündel auftreffen, desto mehr weichen die Schnittpunkte der reflektierten Bündel vom Brennpunkt ab. So entsteht statt nur eines einzigen Brennpunktes eine Brennebene.
Wir finden Hohlspiegeln zum Beispiel:
Autoscheinwerfer, Taschenlampen und alle Strahler auch der im Badezimmer, Sonnenkraftwerk, Satellitenschüssel, Fernmeldeantennen, Brennspiegel oder Sonnenkocher.
Wo finden wir Hohlspiegel?
Mit einem Hohlspiegel kann man Licht, dass von einer Lampe kommt, bündeln. Er findet Anwendung im Autoscheinwerfer, in der Fahrrad- und Taschenlampe. Wenn wir den Abstand der Lampe vom Spiegel verändern, wird das Lichtbündel enger oder weiter. Fällt paralleles Licht auf einen Hohlspiegel, so wird es in einem Punkt, dem Brennpunkt, gesammelt. Die Brennweite ist um so kleiner, je stärker der Spiegel gekrümmt ist. Auch in Wölbspiegeln sieht man Bilder. Sie sind kleiner als die Gegenstände und oft verzerrt.
Hier findest du eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Strahlenoptik, elektromagnetische Induktion, darin auch Links zu Aufgaben.
