Reflexion am Hohlspiegel

Wie bei einem ebenen Spiegel, so können auch am Hohlspiegel Bilder erzeugt werden. DIe Oberfläche des Hohlspiegels ist aber nicht eben, daher werden parallele Strahlen auch nicht parallel reflektiert. Es gilt aber auch hier das Reflexionsgesetz:

Einfallswinkel = Reflexionswinkel

Einfallender Strahl, reflektierter Strahl und Einfallslot liegen in einer Ebene.

Alle betrachteten Experimente beziehen sich auf sphärische Spiegel. Das heißt, dass die Oberfläche des Spiegels Teil einer Kugel ist. Wenn wir auf die Ebene reduzieren, dann ist der gezeichnete Spiegelauschschnitt Teil eines Kreises. Es gibt auch andere Spiegel, die werden wir hier aber nicht betrachten.

Die nebenstehende Animation zeigt, wie die Strahlen reflektiert werden. Dabei gilt das Reflexionsgesetz.

Wenn du auf den Button klickst kannst du dir eine Animation zur Reflexion am Hohlspiegel ansehen. Dabei kannst du die Krümmung des Spiegels, den Abstand des Gegenstands und die Position von P ändern.

Wir wollen uns jetzt spezielle Strahlen ansehen. Dazu werden wir verschiedene Strahlen, die parallel zur optischen Achse verlaufen, auf den Holspiegel strahlen. Diese Strahlen nennen wir Parallelstrahlen.

Wir beobachten, dass alle Parallelstrahlen durch einen Punkt reflektiert werden. Dieser Punkt ist der Brennpunkt F. F steht für Fokus.

Die Brennweite f ist der Abstand vom Spiegel bis zum Brennpunkt F

Die doppelte Brennweite 2f  entspricht dem Krümmungsradius des Spiegels. Der Abstand von M zum Spiegel beträgt also 2f.

  • Abstand des Gegenstands vom Spiegel: Gegenstandsweite g
  • Gegenstandsgröße G
  • Abstand des Bildes vom Spiegel: Bildweite b
  • Bildgröße B

Was passiert, wenn wir statt der Parallelstrahlen jetzt alle einfallenden Strahlen durch den neu gefundenen Punkt F, den Brenpunkt schicken? Brennpunktstrahlen

Alle Strahlen werden als Parallelstrahlen reflektiert.

Der letzte besondere Strahl ist einfach. Es ist der Mittelpunktstrahl. Verläuft ein Strahl durch den Mittelpunkt, dann entspricht er dem Verlauf des Radius. Also trifft der Strahl senkrecht auf die Tangente. Der Einfallswinkel beträgt 0°. Der Strahl wird also auf gleichem Weg reflektiert.

Besondere Strahlen:

  • Parallelstrahlen – Brennpunktstrahlen
  • Brennpunktstrahlen – Parallelstrahlen
  • Mittelpunktstrahlen – Mittelpunktstrahlen

Mit Hilfe dieser besonderen Strahlen kannst du jetzt Bilder am Hohlspiegel konstruieren.

Bildkonstruktion:

  1. Zeichne einen Parallelstrahl von der Spitze des Gegenstandes (Pfeil) zum Hohlspiegel
  2. Zeichne vom Hohlspiegel den reflektierten Strahl als Brennpunktstrahl
  3. Zeichne von der Spitze des Gegenstandes einen Brennpunktstrahl
  4. Zeichne vom Hohlspiegel den reflektierten Strahl als Parallelstrahl
  5. Dort wo sich die reflektierten Strahlen schneiden, ist die Spitze des Bilde

Arbeitsblatt zur Bildentstehung am Hohlspiegel