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Versuche

Abschlussball (CK-12-Simulation)

Das Ziel der Simulation

Mit der CK-12-Simulation 'Abschlussball' kannst du untersuchen, ob du in einem Spiegel mehr von dir sehen kannst, wenn du deinen Abstand zum Spiegel vergrößerst.

Sicherlich kennst du das Problem: Du willst dein neues Outfit im Spiegel betrachten, aber manchmal ist es gar nicht so einfach, sich komplett im Spiegel zu sehen. Woran das liegt, kannst du mithilfe der CK12-Simulation ‘Abschlussball’ untersuchen.

Erklärung der Simulation

Abb. 1 Erläuterung der verschiedenen Funktionen der Simulation
Aufgabe

Stelle zunächst Vermutungen auf, von welchen Größen es abhängt, wie viel man von sich im Spiegel sehen kann.

Lösung

Die Größen, die in erster Linie infrage kommen, sind die Größe des Spiegels und der Abstand des Beobachters zum Spiegel. Die zweite Hypothese stellt sich jedoch erstaunlicherweise als falsch heraus.

Starte nun die Simulation und verschaffe dir einen Überblick über die Funktionen.

Ergänze die folgenden Aussagen:

Von den Schuhen des Mannes ausgehende ______________ müssen über den _______________ in das ______________ des Mannes fallen, damit der Mann seine ______________ im Spiegel sehen kann.

Je weiter der Mann vom Spiegel entfernt ist, desto ___________________ ist die Entfernung zwischen Spiegelbild und Spiegel.

Die Entfernung des Mannes vom Spiegel hängt _____________ mit dem Bildausschnitt, den der Mann sieht, zusammen.

Lösung

Von den Schuhen des Mannes ausgehende Lichtstrahlen müssen über den Spiegel in das Auge des Mannes fallen, damit der Mann seine Schuhe im Spiegel sehen kann.

Je weiter der Mann vom Spiegel entfernt ist, desto größer ist die Entfernung zwischen Spiegelbild und Spiegel.

Die Entfernung des Mannes vom Spiegel hängt nicht mit dem Bildausschnitt, den der Mann sieht, zusammen.

 

Abb. 2 Mann vor kleinem Spiegel

Abb. 2 zeigt den Mann vor einem kleinen Spiegel. Weiter sind hier drei gedachte Strahlen eines hypothetischen Spiegelbildes eingezeichnet, die in das Auge des Mannes treffen.

Erläutere, warum nur der weiße Strahl tatsächlich ins Auge des Mannes trifft.

Begründe anhand des Verlaufs der gezeichneten Strahlen die Größe des Bildausschnitts, der im Spiegel sichtbar ist.

 

Lösung

Der weiße Strahl ist der einzige, der über die Spiegeloberfläche verläuft. Daher lässt sich nur für diesen Strahl ein Lichtweg konstruieren, der von der Hand des Mannes ausgeht, vom Spiegel reflektiert wird und schließlich ins Auge des Mannes trifft.

Knie und Schuhe des Mannes liegen dagegen außerhalb des Bildausschnittes, weil die von dort aus gezeichneten Strahlen nicht durch die Spiegeloberfläche laufen. Daher kann diesen gedachten Strahlen kein Lichtweg auf der realen Seite des Spiegels entsprechen.

 

Abb. 3 Mann vor großem Spiegel

Abb. 4 zeigt den Mann im selben Abstand vor einem großen Spiegel.

Beschreibe die Unterschiede zur Situation mit einem kleinen Spiegel oben.

Erläutere nun allgemein, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit du dich vollständig im Spiegel siehst.

 

Lösung

Anders als beim kleinen Spiegel verlaufen beim großen Spiegel auch die vom Schuh und Knie aus gezeichneten Strahlen durch die Spiegelebene. Daher ist der sichtbare Bildausschnitt nun so groß, dass der Mann sich ganz im Spiegel sehen kann.

Der Spiegel muss so groß sein, dass mithilfe des Reflexionsgesetzes von allen Stellen an deinem Körper Licht über den Spiegel in dein Auge fallen kann.

Erkläre mit Hilfe der untenstehenden Abbildung, warum die Entfernung vom Spiegel keinen Einfluss auf den im Spiegel sichtbaren Bildausschnitt hat.

Abb. 4 Mann in geringer und großer Entfernung zum Spiegel

Lösung

Die Konstruktion der Strahlen liefert sowohl für große als auch für kleine Entfernungen zum Spiegel dasselbe Ergebnis, weil sich das Spiegelbild immer im gleichen Maße nach vorn oder hinten bewegt wie der Mann selbst. Zwar verlaufen die Strahlen jeweils in einem anderen Winkel, aber durch die Mitbewegung des Spiegelbildes ändert sich nie die Position, an der sie durch die Spiegelebene laufen. Daher hilft nur ein größerer Spiegel, wenn man sich komplett darin sehen möchte.

Abb. 5 Wie groß muss ein Spiegel sein, damit man seinen ganzen Körper darin sehen kann?