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Spiegelbilder
Inhalt
Hohlspiegel und Wölbspiegel
Eigenschaften des Hohlspiegels
Nach innen gewölbte Spiegel sammeln paralleles Licht wie das Sonnenlicht in einem Punkt, dem Brennpunkt. Seine Entfernung vom Spiegel nennt man Brennweite.
Der Vergrößerungsspiegel
Ein Hohlspiegel wird oft als Kosmetikspiegel verwendet. Schaut man in den Hohlspiegel, so sieht man ein vergrößertes Bild, das scheinbar und aufrecht ist. Der Gegenstand, der so abgebildet wird, muss sich innerhalb der Brennweite des Spiegels befinden.
Projizieren mit dem Hohlspiegel
Befindet sich ein Gegenstand außerhalb der Brennweite des Hohlspiegels, so treffen sich die Lichtstrahlen vor dem Spiegel zu einem Bildpunkt. Man spricht hier von einem reellen Bild. Diese Bild kann mit einem Schirm aufgefangen werden und von einem reellen Bildpunkt gehen Lichtstrahlen aus.
Vergrößerungsspiegel
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Versuche mit einem Vergrößerungsspiegel ein Bild der Umgebung vor dem Fenster auf einer Wand zu erzeugen.
Hohlspiegel
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Erzeuge mithilfe einer Leuchte mit Schlitzblende mehrere parallele Lichtstrahlen und lasse sie auf einen Hohlspiegel fallen. Die Lichtstrahlen treffen einander in einem Punkt – dem Brennpunkt.
Finde heraus, wie sich die Lage des Brennpunkts ändert, wenn man die Krümmung des Spiegels verändert.
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Spiegel im Verkehr
Verkehrsspiegel haben die Aufgabe, an unübersichtlichen Stellen einen größeren Bereich zu zeigen. Diese Spiegel sind nach außen gewölbt.
Auch Rückspiegel beim Auto sind Wölbspiegel.
Die Bilder von Wölbspiegeln sind immer scheinbar, verkleinert und aufrecht.
Wölbspiegel
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Erzeuge mithilfe einer Leuchte mit Schlitzblende mehrere parallele Lichtstrahlen und lass sie auf einen Wölbspiegel fallen.
Zeichne die Verlängerungen der reflektierten Lichtstrahlen bis zu ihrem Schnittpunkt. Formuliere das Ergebnis.
Anwendungen
Anwendungen von Hohlspiegeln
Hohlspiegel werden oft verwendet, wenn man Licht oder auch elektromagnetische Wellen bündeln will. Eine dieser Anwendungen siehst du sicherlich jeden Tag, die Fernsehantennen zum Empfang der Signale von Satelliten. Diese Antennenschüsseln sind jedoch nicht kugelförmig, sondern weisen als Schnittlinie eine Parabel auf. Dadurch sammeln sich alle Strahlen im Brennpunkt des Spiegels.
Randstrahlen
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Erzeuge mithilfe einer Leuchte mit Schlitzblende mehrere parallele Lichtstrahlen und lass sie auf einen Hohlspiegel fallen.
Blende zunächst die Lichtstrahlen am Rand ab, bestimme den Brennpunkt und markiere die Stelle.
Blende dann die inneren Lichtstrahlen ab und bestimme den Brennpunkt.
Formuliere, was du feststellst.
Die Lösung dieses Problems bringt ein Parabolspiegel.
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Suche den Ort Aflenz in deinem Atlas.
Gib an, in welchem Bundesland er liegt.
Spiegelteleskope
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Bei Spiegelteleskopen erzeugen Hohlspiegel ein Bild, z. B. vom Sternenhimmel. Diese Spiegel sind mitunter riesengroß. Der Spiegel des Riesenspiegelteleskops auf dem Mount Palomar (USA) hat einen Durchmesser von 5 m.
Um ohne Einfluss der Erdatmosphäre tief in das Weltall blicken zu können, wurde 1990 das Hubble-Weltraumteleskop (unten siehst du ein 3D-Modell des Teleskops) in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht. 2013 wurde die Mission offiziell eingestellt, 2018 ging Hubble der Treibstoff aus und es sendete sein letztes Bild zur Erde.
Mittlerweile gibt es eine Reihe weiterer solcher Teleskope, wie etwa Gaia, das 2013 gestartet ist, oder Cheops, das 2019 seine Reise antrat. 2023 ist der nächste Start eines europäischen Weltraumteleskops geplant. Euclid soll Dunkle Energie und Materie erforschen.
3D-Druckvorlage für das Hubble-Weltraumteleskop
Eine Vorlage für 3D-Drucker, um das Hubble-Weltraumteleskop als Modell auszudrucken und zusammenzubauen.
Hubble_3D-Druck.zip · 532 kB
Training
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Kreuze jeweils an, welcher Begriff nicht dazu passt.
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Erkläre, wie das Bild beim Wölbspiegel zustande kommt.
Nenne den Grund dafür, dass ein Teil der Linien strichliert gezeichnet ist.
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Scheinwerfer
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In der Abbildung siehst du einen Scheinwerfer mit Parabolspiegel. Die Biluxlampe besitzt zwei Glühfäden.
Erkläre, weshalb der Glühfaden des Fernlichts an einer anderen Stelle sein muss als der Glühfaden des Abblendlichts.
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Schweinwerfer
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Entweder ist für viele Menschen das Wort „Scheinwerfer“ sehr schwer korrekt zu schreiben oder es gibt eine Vielzahl an Menschen, die Schweine einfach nicht mögen. Woran auch immer es liegt, oft wird das Wort „Scheinwerfer“ falsch geschrieben – nämlich mit einem „w“ zu viel.
Das passiert nicht nur in Online-Artikeln (suche im Internet nach „Schweinwerfer“, du wirst staunen), sondern sogar in Gesetzen: 17 Jahre lang, von 1997 bis 2014, fand sich das Wort „Schweinwerfer“ im Kraftfahrgesetzes 1967 – gleich an vier Stellen. Hier kannst du diese Aussage überprüfen:
Änderung des Kraftfahrgesetzes 1967, BGBl. I Nr. 103/1997
1997_103_1.pdf · 86 kB
Schräge Strahlen
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Erzeuge mithilfe einer Leuchte mit Schlitzblende mehrere parallele Lichtstrahlen und lass sie schräg auf einen Hohlspiegel fallen.
Beschreibe den weiteren Verlauf der Lichtstrahlen.
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Olympisches Feuer
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Das Olympische Feuer wird jedes Mal im Ort Olympia mithilfe eines Hohlspiegels durch das Sonnenlicht entzündet.
Suche den Ort Olympia im Atlas.
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Hohlspiegel-Aufgabe
hohlspiegel.pdf · 767 kB
In der Zeichnung sind zwei Lichtstrahlen zu sehen, die auf einen Hohlspiegel fallen.
Drucke das PDF aus und beschrifte den Brennpunkt.
Zeichne im Auftreffpunkt eines Lichtstrahls das Einfallslot sowie Einfalls- und Reflexionswinkel ein.
Zeichne dann einen weiteren einfallenden und einen weiteren reflektierten Lichtstrahl ein.
Im Spiegelkabinett des Wiener Praters
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Gib an, welches Bild durch welchen Spiegel entstanden ist.
Hubble-Teleskop
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Informiere dich über das Hubble-Teleskop. Schreibe auf, wann es in seine Umlaufbahn gebracht wurde, welche Probleme anfangs auftraten und wie sie gelöst wurden.
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Solarkocher
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Ein Solarkocher besteht aus einem Parabolspiegel mit einem meist schwarzen Behälter im Bereich des Brennpunkts. Der Spiegel konzentriert die Sonnenstrahlung im Brennpunkt, wo sie der Behälter absorbiert. Dadurch wird sein Inhalt stark erhitzt. Ein Solarkocher kann zum Abkochen von Wasser, aber auch zum Erwärmen und Kochen von Speisen genutzt werden.
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Finde heraus, wo Solarkocher im Einsatz sind und welche Vorteile sie haben.
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Merke
Unterschiede zwischen Hohlspiegel und Wölbspiegel
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Ein Hohlspiegel erzeugt ein aufrechtes, vergrößertes und virtuelles Bild, wenn sich der Gegenstand innerhalb der Brennweite befindet. Ist der Gegenstand außerhalb der Brennweite, so entsteht ein reelles, verkehrtes Bild, das bei größerer Entfernung verkleinert ist.
Ein Wölbspiegel erzeugt ein aufrechtes, verkleinertes und virtuelles Bild.