Was sieht man beim Blick durch eine Lupe?
Betrachtest du einen Gegenstand durch eine Sammellinse kannst du feststellen, dass sich je nach Entfernung des Gegenstandes von der Linse ein anderes Bild ergibt:
- Ist der Gegenstand nah, siehst du das Bild richtig herum und vergrößert (linkes Bild in Abb. 1).
- Ist der Gegenstand weiter entfernt, siehst du das Bild dagegen verkert herum und es wird zudem kleiner (rechtes Bild in Abb. 1).
Mithilfe der CK12-Simulation ‚Lupe‘ kannst du nachvollziehen, wie sich die Strahlengänge durch die Linse bei den verschiedenen Situationen unterscheiden.
Die Simulation kurz erklärt
Hinweis: Die Simulation wird in einigen Browsern nicht in einem neuen Tab, sondern im Vollbildmodus dargestellt. Wenn du also die Aufgaben bearbeiten und gleichzeitig mit der Simulation arbeiten möchtest, solltest du die Aufgaben und die Simulation auf zwei verschiedenen Geräten aufrufen.
Hier geht es zur Simulation
Aufgabe
Starte die Simulation und stelle die Schieberegler ‚Strahlen‘ und ‚Achsenbeschriftung‘ auf ‚ein‘.
Benenne die beiden eingezeichneten Konstruktionsstrahlen. Im Grundwissen findest du hierzu alle Informationen, die du brauchst.
Stelle zwei mögliche Kombinationen von Brennweite \(f\) und Gegenstandsweite \(g\) ein, für die ein umgedrehtes und seitenverkehrtes Bild entsteht.
Gib jeweils die Bildweite \(b\) an, bei der das Abbild der Kerze erscheint. Trage die Werte in die ersten beiden Zeilen der Tabelle ein.
Stelle zwei mögliche Kombinationen von Brennweite \(f\) und Gegenstandsweite \(g\) ein, für die ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild entsteht.
Gib jeweils die Bildweite \(b\) an, bei der das Abbild der Kerze erscheint. Trage die Werte in die letzten beiden Zeilen der Tabelle ein.
Bild | Brennweite \(f\) | Gegenstandsweite \(g\) | Bildweite \(b\) |
---|---|---|---|
umgedreht und seitenverkehrt | |||
umgedreht und seitenverkehrt | |||
aufrecht und seitenrichtig | |||
aufrecht und seitenrichtig |
Vergleiche die ermittelten Bildweiten für die zwei Fälle miteinander. Beschreibe, wo jeweils das Bild der Kerze entsteht.
In den beiden Skizzen sind die beiden verschiedenen Fälle noch einmal dargestellt.
a)Vervollständige jeweils den Strahlengang mithilfe der Simulation.
b)Beschreibe die Unterschiede zwischen den Strahlengängen. Erläutere, wie du jeweils vorgehen musst, um aus Brennpunktstrahl und Parallelstrahl die Lage des Bildpunktes zu konstruieren.
c)Begründe, warum man die richtig herum stehenden Bilder nicht scharf auf einem Schirm auffangen kann.
Die Bilder, die auf einem Schirm aufgefangen werden können, nennt man auch reelle Bilder. Die Bilder, die nicht auf einem Schirm aufgefangen werden können, nennt man virtuelle Bilder.
d)Erkläre, was du unter diesen Begriffen verstehst und erläutere den Bezug zu den Strahlengängen.
Zusammenfassung
Teste zum Schluss noch einmal anhand eines Lückentextes dein Verständnis der wesentlichen Merkmale von reellen und virtuellen Bildern, indem du die fehlenden Wörter einsetzt.
Ergebnis
Anhand des Strahlenganges bei der Abbildung eines Gegenstands mit einer Sammellinse kann man erkennen, dass virtuelle und reelle Bilder bei der Linsenabbildung entstehen können.
Für \(g \gt f\) entsteht zwischen Linse und Betrachter ein reelles Bild, das auf einem Schirm aufgefangen werden kann.
Für \(g \lt f\) entsteht ein virtuelles Bild, das hinter dem betrachteten Gegenstand zu liegen scheint. Anders als bei reellen Bildern gehen von virtuellen Bildern nicht wirklich Lichtstrahlen aus. Sie sind gewissermaßen eine rein geometrische Konstruktion.