Vorbereitung und Aufbau
Für das folgende Experiment mit Augmented Reality benötigst du ein Smartphone oder Tablet, auf dem die App "GeoGebra 3D Rechner" installiert ist (kostenlos für iOS und Android erhältlich).
Für den Versuch stellst du einen Spiegel aufrecht auf eine karierte Unterlage. In Partnerarbeit kann auch einer den Spiegel in dieser Position festhalten. Eine Münze stellt den Gegenstand dar, dessen Spiegelbild du wie in Abb. 1 im Spiegel beobachtest.
Hinweis: Das Experiment kannst du auch gut als Demonstrationsexperiment nutzen. Dazu einfach den Bildschirm des Smartphones oder Tablets mittels Beamer für alle sichtbar machen.
Aktivieren der Augmentierung
Öffne die Konstruktion zum Strahlengang am Spiegel mit der App, indem du auf den folgenden Link tippst: https://www.geogebra.org/3d/j5vp7qn6. Auf iOS Geräten musst du den Link gedrückt halten und In "3D Rechner" öffnen auswählen.
Anschließend kannst du die Augmentierung wie folgt aktivieren und anpassen (vgl. auch Video unter Beobachtung):
- Tippe auf die AR-Taste und betrachte den Aufbau durch die Kamera des Geräts.
- Schwenke das Mobilgerät etwas herum, bis ein Muster (Android) bzw. das eingeblendete Quadrat (iOS) auf einem Großteil der Tischfläche zu sehen ist.
- Tippe auf den Bildschirm und blende damit die Konstruktion bestehend aus Spiegelebene, Gegenstand und Randstrahlen ein.
- Führe die Finger auseinander oder zusammen, um die Größe der Konstruktion zu verändern. Mit zwei Fingern lässt sich die Konstruktion auch verschieben und drehen.
- Verändere die Größe und Position der Konstruktion so, dass die virtuelle Spiegelachse mit der realen übereinstimmt und schiebe den Punkt für den Gegenstand wie in Abb. 2 direkt über die reale Münze.
- Passe bei Bedarf die Dicke der Linien an, indem du in den Einstellungen (⚙️) auf Stärke tippst.
Durchführung
Lege die Münze zunächst mittig vor den Spiegel und wähle deinen Blickwinkel so, dass du entlang der beiden beispielhaften Randstrahlen in Richtung des Spiegels blickst. Ändere nun mit dem Schieberegler unterhalb des Kamerabildes die Position der zwei Randstrahlen und auch deinen Blickwinkel. Untersuche, ob du das Spiegelbild der Münze von jeder Position aus sehen kannst.
Verändere nun den Abstand zwischen Münze und Spiegelebene und ziehe den Gegenstandspunkt der Konstruktion an die neue Stelle. Beobachte dabei, wie sich die Lage des Spiegelpunktes verändert.
Lege die Münze nun so, dass sie etwas seitlich versetzt zum Spiegel liegt (vgl. Abb. 3), passe die Konstruktion entsprechend an und wähle deinen Blickwinkel entlang der Randstrahlen. Wähle nun unterschiedliche Positionen der Randstrahlen und untersuche, wo du duch befinden musst, damit du das Spiegelbild der Münze sehen kannst.
Beobachtung
Das folgende Video zeigt, was du beim AR-Experiment auf dem Bildschirm deines Mobilgerätes beobachten kannst.
Ergebnisse
Der Abstände zwischen Gegenstand und Spiegel und zwischen Spiegel und dem Ort des wahrgenommenen Spiegelbildes (virtueller Bildpunkt) sind immer genau gleich.
Immer dann, wenn das von der Münze ausgehende Licht auf den Spiegel trifft und entsprechend dort nach dem Reflexionsgesetz in Richtung des Beobachters reflektiert wird, kann das Spiegelbild der Münze im Spiegel beobachtet werden. Trifft das Licht jedoch nicht auf den Spiegel bzw. befindet sich der Beobachter nicht an der passenden Stelle, an die das Licht vom Spiegel reflektiert wird, so ist das Spiegelbild der Münze aus der gewählten Position nicht zu sehen. Dies wird besonders deutlich, wenn die Münze seitlich versetzt zum Spiegel liegt.