O 4 Optische Geräte
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O 4.1 optische Täuschung mit 2 Hohlspiegeln (Zauberspiegel)


1. Benutzung

Zauberspiegel Das Spiegelsystem besteht aus zwei gleichen Hohlspiegeln, die gegeneinandergerichtet auf eine Unterlage gestellt werden, mit dem Loch nach oben.
♦ Legt man in das Innere des Spiegelsystems einen relativ kleinen Gegenstand (Büroklammer, Münze, Perle etc.), so erscheint dieser als dreidimensionales reelles Bild oberhalb des Spiegelsystems. Obwohl er in Wirklichkeit nicht mehr sichtbar ist, scheint er über der Öffnung zu schweben.
♦ Das Loch selbst erscheint nicht als solches, sondern sieht aus wie eine Spiegelfläche. Dementsprechend erscheint der Gegenstand samt ihrem Spiegelbild auf dem Loch. Die Finger greifen nur Luft.

2. Daten

Stabiler, außen schwarzer Kunststoffhohlspiegel, in zwei Hälften, mit Präzisionverspiegelung.
Ø: 239mm
h:  76mm


3. Vorrausgesetztes Wissen

Zur Erklärung dieser Phänomene sollten folgende Grundlagen aus der Optik bekannt sein:

♦ Unser Verstand lokalisiert Gegenstände dort, wo die von ihnen ausgehenden divergierenden Lichtbündel, die unser Auge treffen, ihren Ausgangspunkt haben oder zu haben scheinen.
♦ Lichtstrahlen, die aus dem Brennpunkt des Spiegels kommen, werden von ihm achsenparallel reflektiert.
♦ Lichtbündel, die von einem Punkt innerhalb der Brennweite ausgehen, verlassen die Spiegelfläche divergent.
♦ Lichtbündel, die von einem Punkt außerhalb der Brennweite ausgehen, verlassen die Spiegelfläche konvergent.
4. Etwas Physik

Das Spiegelsystem ist so konstruiert, dass die Scheitel SA und SB der beiden Spiegel A und B sich im Brennpunkt F des jeweils gegenüberliegenden Spiegels befinden. Die Höhe des Systems entspricht daher der einfachen Brennweite. Ein aus dem Scheitel SB = FA kommendes Lichtbündel, das auf die Spiegelfläche A fällt, wird dort achsenparallel reflektiert und von dort in FB = SA gebündelt. Für unser Auge scheint das Lichtbündel deshalb aus dem Punkt FB - also aus der Lochmitte - zu kommen. 		Zauberspiegel physikalisch

Allerdings können nicht alle Lichtbündel auf diese Weise die Spiegelöffnung verlassen, woraus sich ergibt, dass das entstehende reelle Bild nur aus einem bestimmten Raumwinkel zu sehen ist. Die aufrechte Lage des Bildes ergibt sich aus dem Verlauf des Lichtbündels in obiger Abbildung: Ein vom Punkt G ausgehendes Lichtbündel, das direkt auf die Fläche A fällt, wird dort schwach divergent reflektiert (G liegt innerhalb der Brennweite). Spiegel B bildet den Punkt dann oberhalb von FB ab, als käme das Lichtbündel von einem weit, aber nicht unendlich weit entfernten Punkt. Oberhalb von FA liegende Punkte werden also auch oberhalb von FB abgebildet. Der eingezeichnete Strahlengang erklärt zudem, warum das Spiegelbild des eingelegten Gegenstands reell abgebildet wird.


5. Wichtiger Hinweis

Der Spiegel ist oberflächenbeschichtet und wird sofort beschädigt, wenn man ihn mit einem Lappen o. ä. auswischt! Am besten Sie blasen den Staub von den Spiegelflächen. Ansonsten nur mit Wasser befeuchtete Gesichtstücher benutzen! Verwenden Sie niemals trockene Tücher. Beim evtl. Wischen nur leicht andrücken!


6. Literaturhinweis

Die obigen Erklärungshinweise wurden dem folgenden Artikel entnommen:

Muckenfuß, Heinz: Der Doppelhohlspiegel, Naturwissenschaften im Unterricht (Physik/Chemie), 33 (1985) Nr. 6, S. 198 - 200.



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