Eine Linse als Lupe
1 · Vorhersagen
Ein Objekt befindet sich näher an einer Sammellinse als seine Brennweite. Erzeugt das Objektiv immer noch ein echtes Bild oder etwas anderes?
- Es entsteht immer noch ein reales Bild, nur etwas weiter entfernt.
- Es erzeugt ein vergrößertes, aufrechtes virtuelles Bild auf derselben Seite wie das Objekt – eine Lupe.
- Innerhalb der Brennweite entsteht überhaupt kein Bild.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Lupenvoreinstellung und drücken Sie Zurücksetzen. Die Brennweite des Objektivs ist auf 10 cm festgelegt.
- Aktivieren Sie die Bildentfernungs- und Vergrößerungsanzeige.
- Stellen Sie für jeden Versuch den Objektabstand ein (immer kleiner als die Brennweite) und notieren Sie den Bildabstand und die Vergrößerung.
3 · Daten sammeln
| Objektabstand d_o (cm) | Bildabstand d_i (cm) | Vergrößerung m |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 8.00 |
Tragen Sie für Ihre drei Versuche die Vergrößerung m (y-Achse) gegen den Objektabstand d_o (x-Achse) auf. Wächst m, wenn d_o gegen Null schrumpft?
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch d_i aus 1/f = 1/d_o + 1/d_i mit f = 10 cm, dann m = −d_i/d_o. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Jeder Versuch ergibt ein negatives d_i und ein positives m, die größer als 1 sind. Erklären Sie, was ein negativer Bildabstand bedeutet (virtuelles Bild, gleiche Seite wie das Objekt) und warum m hier positiv statt negativ ist.
5 · Vertiefen
- Ihre Daten zeigen, dass eine Annäherung des Objekts an die Linse (kleinerer d_o, immer unter f) die Vergrößerung erhöht. Erklären Sie, warum eine Lupe, die sehr nah an ein kleines Objekt gehalten wird, dieses größer zeigt, als wenn man es weiter weg hält (aber immer noch innerhalb von f).
- Was würde mit dem Bild (und der Vergrößerung) passieren, wenn das Objekt genau in der Brennweite d_o = f platziert würde? Vergleichen Sie es mit dem Ergebnis des Schwerpunktexperiments.
Die Physik hinter diesem Experiment
Virtuelle Bildvergrößerung
Wenn sich ein Objekt innerhalb der Brennweite einer Sammellinse befindet, ist der Bildabstand d_i negativ (virtuell, auf der gleichen Seite wie das Objekt) und die Vergrößerung m = −d_i/d_o ist positiv und größer als 1 – ein aufrechtes, vergrößertes Bild, die Basis einer Lupe.