Ein konvexer Spiegel: Immer ein reduziertes virtuelles Bild
1 · Vorhersagen
Ein konvexer (nach außen gewölbter) Spiegel hat vereinbarungsgemäß eine negative Brennweite, genau wie eine Zerstreuungslinse. Entsteht jemals ein echtes, vergrößertes Bild?
- Es kann ein echtes Bild entstehen, wenn das Objekt nahe genug ist.
- Nein – wie eine Zerstreuungslinse erzeugt ein konvexer Spiegel immer ein verkleinertes, aufrechtes virtuelles Bild, unabhängig von der Objektentfernung.
- Es entsteht immer ein vergrößertes Bild.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die konvex-virtuelle Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die Brennweite des Spiegels ist auf −15 cm festgelegt.
- Aktivieren Sie die Bildentfernungs- und Vergrößerungsanzeige.
- Stellen Sie den Objektabstand für jeden Versuch ein und notieren Sie den Bildabstand und die Vergrößerung.
3 · Daten sammeln
| Objektabstand d_o (cm) | Bildabstand d_i (cm) | Vergrößerung m |
|---|---|---|
| 30.00 | ||
| 60.00 | ||
| 90.00 |
Tragen Sie für Ihre drei Versuche die Vergrößerung m (y-Achse) gegen den Objektabstand d_o (x-Achse) auf. Übersteigt m jemals 1?
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch d_i aus 1/f = 1/d_o + 1/d_i mit f = −15 cm, dann m = −d_i/d_o. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum die negative Brennweite eines Konvexspiegels ein virtuelles, verkleinertes Bild bei jeder Objektentfernung garantiert – was genau das Verhalten des Zerstreuungslinsen-Experiments widerspiegelt (Wortspiel beabsichtigt).
5 · Vertiefen
- Konvexe Spiegel werden für Sicherheitsspiegel in Geschäften und auf der Beifahrerseite von Autos verwendet („Objekte im Spiegel sind näher, als sie erscheinen“), gerade weil sie ein großes Sichtfeld bei reduzierter Größe bieten. Erklären Sie anhand Ihrer Vergrößerungsdaten, warum diese Formulierung auf Autospiegeln notwendig ist.
- Vergleichen Sie die Vergrößerungswerte dieses Experiments mit denen des konkav-realen Experiments bei ähnlichen Objektabständen. Erklären Sie, warum sich das verkleinerte Bild eines Konvexspiegels grundlegend vom vergrößerten (oder invertierten) Bild eines Konkavspiegels unterscheidet.
Die Physik hinter diesem Experiment
Konvexe Spiegelbildgebung
Ein konvexer (zerstreuender) Spiegel hat vereinbarungsgemäß eine negative Brennweite. Das Einsetzen von f < 0 in die Spiegelgleichung erzeugt immer ein virtuelles Bild mit 0 < m < 1, genau wie eine Zerstreuungslinse.