Entstehung des Spiegelbildes
Thema
Die Wasseroberfläche des Sees wirkt wie ein Spiegel. Es scheint dabei so, als ob es in diesem Bild zwei Sonnen gibt.
- Wo befindet sich scheinbar die gespiegelte Sonne?
- Welchen Abstand hat die gespiegelte Sonne zur Wasseroberfläche?
- Welche Wege nimmt das Licht, bis es in unsere Augen gelangt?
Lichtreflexion am Spiegel
Wenn Licht einer Lichtquelle Q im Punkt P auf eine spiegelnde Fläche trifft, dann wird es gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert. Dabei gilt:
Der Ausfallwinkel α‘ ist gleich dem Einfallswinkel α.Beide Winkel werden „vom Lot aus“ gemessen, so wie in der Konstruktion gezeigt.
Experiment zum Reflexionsgesetz
Überprüfe das Reflexionsgesetz mit einer Winkelscheibe, einer aufrechtstehenden Spiegelkachel und einer Experimentierleuchte, die ein schmales, paralleles Lichtbündel erzeugt.
Beschreibe den Aufbau und die Durchführung des Experiments.
Sehvorgang
Erinnerung: Das Licht einer Lichtquelle Q breitet sich gleichmäßig und geradlinig in alle Richtungen aus. Unser Auge ist ein Empfänger für Licht. Wir konstruieren mindestens zwei Lichtwege, um anzugeben, aus welchem Ort das Licht kommt und wo das Auge die Lichtquelle sieht.
Modell zum Spiegelbild
Das Licht einer Lichtquelle Q trifft auf die Spiegelfläche und wird in jedem Punkt des Spiegels gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert. Man muss mindestens zwei verschiedene Punkte am Spiegel betrachten, um die Entstehung des Spiegelbildes zu verstehen:
- Verschiebe den Punkt P auf dem Spiegel.
- Verschiebe die Lichtquelle Q und wiederhole den vorherigen Schritt.
Beschreibe, wo sich reale Lichtquelle, Spiegel und virtuelle Lichtquelle befinden. Kannst du genaue Abstände angeben?
Überlagerung der Realität mit dem Modell
Vorbereitung
- Lege eine Münze vor den Spiegel auf eine karierte Unterlage.
- Öffne das obere Modell im GeoGebra 3D Rechner: Im Chrome Browser auf den folgenden Link klicken (Android) oder im Safari Browser auf den Link klicken und halten, danach auf In "3D Grafikrechner" öffnen klicken (iOS).
- Entferne in den Einstellungen (Zahnradsymbol oben rechts) wenn vorhanden die Achsen und die Ebene.
- Drücke den AR-Knopf und versuche mit der Kamera zunächst so viel wie möglich von dem Tisch mit dem Siegel und der Münze "einzufangen".
- Sobald sich die Tischfläche mit dem Dreiecksmuster bedeckt hat oder ein Quadrat sichtbar ist, klicke auf einen Bereich vor dem Spiegel.
- Richte die konstruierte Spiegelachse mit zwei Fingern an der realen aus.
- Lege die Lichtquelle Q mit einem Finger über die Münze.
- Erzeuge mit dem Schieberegler p mehrere Lichtwege.
- Verändere die Position der Münze und wiederhole die vorherigen zwei Schritte.
- Versuche auch hinter den Spiegel zu schauen.
Erkläre mithilfe des Modells, wo sich das Spiegelbild der Münze befindet.