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Versuche

Bewegungsregel

Mit dem folgenden Experiment kannst du den Zusammenhang zwischen der Gegenstandsweite \(g\) (Entfernung des abzubildenden Gegenstands von der Linse) und der Bildweite \(b\) (Entfernung des scharfen Bildes von der Linse) bei Abbildung mit einer Sammellinse demonstrieren.
Ebenso kannst du mit dem Experiment den Zusammenhang zwischen der Gegenstandsgröße \(G\) und der Bildgröße \(B\) untersuchen. Dabei sollst du herausfinden, wann die Linse einen Gegenstand vergrößert, als \(B > G\) ist, und wann die Linse einen Gegenstand verkleinert abbildet, also \(B<G\) ist.

Versuchsaufbau

Als Gegenstand benutzen wir ein "leuchtendes F". Das ist eine Anordnung von kleinen Glühlampen, die den Buchstaben "F" darstellen. Mittels einer Sammellinse bilden wir das "leuchtendes F" auf einen Schirm ab. Alle drei Bestandteile des Versuchs sind dabei auf einer optischen Bank montiert. Gegenstand und Schirm können jedoch verschoben und somit die Gegenstandsweite \(g\) und die Bildweite \(b\) verändert werden.

Joachim Herz Stiftung

Durchführung

Die Gegenstandsweite wird zunächst sehr groß \(\left(g>2\cdot f\right)\) gewählt und der Schirms am Ort der scharfen Abbildung platziert. Anschließend wird die Gegenstandsweite schrittweise verringert (bis kurz vor \(f\)). Dabei wird jeweils der Schirm an den Ort der scharfen Abbildung verschoben und Bildweite \(b\) und Bildgröße \(\B) gemessen.

Beobachtung

Von einem Gegenstand außerhalb der Brennweite einer Sammellinse \( \left(g > f\right)\) erzeugt eine Sammellinse immer ein höhen- und seitenverkehrtes Bild. Bildweite \(b\) und Bildgröße \(B\) verändern sich jedoch bei unterschiedlichen Gegenstandsweiten \(g\).

Aufgabe

Vervollständige mithilfe der Simulation zur Sammellinse die nachfolgende Tabelle zu den Bildeigenschaften der Sammellinse.

Größe der Gegenstandsweite \(g\)

Größe der Bildweite \(b\)

Bildgröße \(B\) im Vergleich zur Gegenstandsgröße \(G\)

\(g > 2\cdot f\)

Gegenstand ist weiter als \(2\cdot f\) von Linse entfernt

   

\(g = 2\cdot f\)

Gegenstand ist \(2\cdot f\) von Linse entfernt

   

\(f < g < 2\cdot f\)

Gegenstand ist zwischen doppelter und einfacher Brennweite entfernt

   

Lösung

Größe der Gegenstandsweite \(g\)

Größe der Bildweite \(b\)

Bildgröße \(B\) im Vergleich zur Gegenstandsgröße \(G\)

\(g > 2\cdot f\)

Gegenstand ist weiter als \(2\cdot f\) von Linse entfernt.

\(f < b < 2\cdot f\)

Bild liegt zwischen einfacher und doppelter Brennweite.

\(B < G\)

Das Bild ist verkleinert.

\(g = 2\cdot f\)

Gegenstand ist \(2\cdot f\) von Linse entfernt.

\(b = 2\cdot f\)

Bild ist \(2\cdot f\) von Linse entfernt.

\(B = G\)

Das Bild ist genau so groß wie der Gegenstand.

\(f < g < 2\cdot f\)

Gegenstand ist zwischen doppelter und einfacher Brennweite entfernt.

\(b > 2\cdot f\)

Bild ist weiter als \(2\cdot f\) von Linse entfernt.

\(B > G\)

Das Bild ist vergrößert.

Auswertung

Die Ergebnisse aus dem Versuch kannst du in der sog. Bewegungsregel zusammenfassen.

Solange \(g > f\) ist, gilt:

Rückt der Gegenstand auf die Linse zu, so entfernt sich das Bild von der Linse.