Abbildung beim ebenen Spiegel

Abbildung beim ebenen Spiegel.

Für die Wiedergabe der Simulationen auf dieser Seite benötigt man die Java-Runtime-Environment.
Wenn Du diese nicht hast, kannst Du sie hier kostenlos herunterladen externer Link .
In den Einstellungen des Browsers muss Java und Javascript aktiviert sein.

Das Laden und Aktivieren der Java-Applets benötigt etwas Zeit. Bitte nicht beginnen, bevor Personen zu sehen sind.

Bedienung des Applets:

Eine Person (links) steht vor einem Spiegel und betrachtet ihr Spiegelbild.

Du kannst in den Auswahlfeldern auswählen, was gezeichnet werden soll.

Der Abstand der Person vom Spiegel lässt sich mit dem Scheiberegler verändern.

Du kannst in die Grafik klicken und damit Entfernungen messen. Es erscheint ein kleines gelbes Fenster unten im Applet.

Die erste Zahl ist die x-Komponente, also der Abstand vom Spiegel. Negative Zahlen bedeuten links vom Spiegel, positive Zahlen bedeuten rechts vom Spiegel.

Die zweite Zahl ist die y-Komponente, also der Abstand vom Fußboden.
Wo die Wand und der Fußboden zusammentreffen, ist der Ursprung des Koordinatensystems (0,0).

Alle Angaben sind in Meter.

Wenn die die Fragen / Aufgaben unter dem Applet konsequent durchgearbeitet hast, müsstest du eigentlich die Abbildung beim ebenen Spiegel verstanden haben.

Aufgaben und Fragen:

1.) Erste Orientierung im Applet.

Belasse zunächst die Grundeinstellungen.
Versuche durch "Ausmessen" (mit gedrückter linker Maustaste) folgende Fragen zu beantworten:

Wie groß ist die Person?
Wie weit ist sie in der Grundeinstellung vom Spiegel entfernt?

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2.) Das virtuelle Bild.

Wähle zunächst als Einstellungen "virtuelles Bild" und "Beide Strahlen". (Grundeinstellung)
Es sind die Strahlen gezeichnet, wie sie vom Fuß und Kopf des Spiegelbildes (rechts) in das Auge der Person vor dem Spiegel (links) fallen.

Wie sieht die Person ihr Spiegelbild? Ist dies aufrecht oder steht es auf dem Kopf?
Wie weit ist die Person in der Grundeinstellung vom Spiegel entfernt?
Wie weit ist das Spiegelbild "hinter dem Spiegel"?
Was geschieht mit dem Spiegelbild, wenn sich die Person vom Spiegel entfernt? (Schieberegler)

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Der Spiegel hängt an einer Wand. Licht kann eine Wand natürlich nicht durchdringen.

Die Person, die sich im Spiegel sieht, glaubt daher nur, dass das Licht vom Fuß und Kopf des Spiegelbildes im Nebenraum (graue Fläche) ausgeht.
Würde man an der Stelle im Nebenraum, von wo das Licht zu kommen scheint, einen Schirm aufstellen, würde man auf dem Schirm natürlich kein Spiegelbild sehen.
Das Spiegelbild ist also nicht wirklich an der Stelle, an der es zu sein scheint, man spricht daher von einem virtuellen Bild.

Aber wo kommt das Licht nun wirklich her? Es kann doch nur aus dem weißen Raumbereich links von der Wand stammen, denn die Wand kann es ja nicht durchdringen.

3.) Der wirkliche Weg des Lichts.

Ändere das untere Auswahlfeld auf "reflektierter Strahl".

Wo kommt das Licht, das ins Auge fällt wirklich her?
Wie gelangt das Licht von der Fußspitze ins Auge?
Wo findest du das Reflexionsgesetz (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) in der Simulation wieder?
Was ändert sich, wenn sich die Person vom Spiegel entfernt / näher am Spiegel steht?
Was ändert sich nicht?

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Ändere das obere Auswahlfeld auf "nur Kopf".

Wo findest du hier das Reflexionsgesetz?
Was ändert sich, wenn sich der Abstand der Person vom Spiegel ändert?
Was ändert sich nicht?

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4.) Die Größe des Spiegels.

In der Simulation wurde der Spiegel für die Person so knapp wie nur möglich bemessen. (Spiegelglas ist teuer!)

Du kannst die folgenden Fragen durch Ausmessen beantworten, versuche aber auch einen allgemeinen Zusammenhang mit der Größe der Person anzugeben.

Kannst du angeben, in welcher Höhe der unterste Punkt des Spiegels (u) sein muss?
Wovon hängt dies ab?
Kannst du angeben, in welcher Höhe der oberste Punkt des Spiegels (o) sein muss?
Wovon hängt dies ab?
Wie hoch muss der Spiegel mindestens sein?

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Wenn sich eine ganze Familie in dem Spiegel sehen soll, wer bestimmt

wie weit vom Boden der unterste Punkt (u) sein muss?
wie weit vom Boden der oberste Punkt (o) sein muss?

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5.) Reflexion und Spiegelbild zugleich.

Stelle nun das untere Auswahlfeld auf "beide Strahlen" ein. Du siehst nun das virtuelle Bild und den wahren Weg des Lichts über die Reflexion. Ändere auch wieder den Abstand der Person vom Spiegel. Lasse nur den Stahl vom Fuß, nur den Strahl vom Kopf oder auch beide Strahlen anzeigen.

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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright Hinweise externer Link )
© Javascript dieses Problems: Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg, 2006