Bilder am Planspiegel (Artikelnr.: P )

Transkript

1 Lehrer-/Dozentenblatt Bilder am Planspiegel (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Optik Unterthema: Reflexion und Brechung Experiment: Bilder am Planspiegel Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Lineal (ca. 30 cm) Weißes Papier (DIN A4) Radiergummi Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Der Schüler soll mit diesem Versuch zu Erkenntnissen geführt werden, die ihm bereits in qualitativer Form aber wahrscheinlich unbewusst (tägliche Betrachtung im Spiegel) bekannt sind. Im ersten Teilversuch erfolgt die qualitative Untersuchung der Eigenschaften eines Spiegelbildes im Vergleich zum Original. Mit der zweiten Teilaufgabe soll der Zusammenhang zwischen Gegenstandsweite g und Bildweite b am ebenen Spiegel erarbeitet werden. Weiterhin lernt der Schüler dabei eine erste Möglichkeit der Konstruktion von Bildern mit Hilfe von Lichtstrahlen kennen. Der zweite Teilversuch ist damit anspruchvoller hinsichtlich der Fähigkeiten und experimentellen Fertigkeiten der Schüler. Beide Versuche können als Einheit gesehen werden, eine isolierte Durchführung ist jedoch ebenfalls möglich. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Beim ersten Teilversuch ist anstelle der Verwendung des Spiegels auf Klotz auch die Verwendung eines Taschenspiegels möglich. In diesem Fall wird die Beobachtung der Spiegelbilder etwas erleichtert. Bei der Durchführung der zweiten Aufgabe ist unbedingt darauf zu achten, dass der Spiegel während der jeweiligen Neueinstellung der Leuchtbox nicht zu weit vom Spiegel entfernt aufgestellt wird (ca. 10 cm). Sonst würde die noch vorhandene, geringe Divergenz der Lichtbündel eine exakte Markierung erschweren. Das Verfahren der Markierung des Verlaufs mehrerer Lichtbündel ist für die Schüler ungewohnt. Hier sollten zur Vermeidung von Verwechslungen Hilfestellungen (z. B. unterschiedliche Farben oder unterscheidbare Markierungen verwenden) gegeben werden. Eine geringe Toleranz beim Schnittpunkt der drei verlängerten reflektierten Lichtstrahlen ist möglich, größere Abweichungen sind aber auf Unexaktheit beim Experimentieren zurückzuführen.

2 Bilder am Plaespiegel (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie eetstehee Spiegelbilder? In diesem Versuch werden Eigenschaften von Spiegelbildern bestimmt. Du wirst lernen, wie das Bild bei einem Spiegel ensteht.

3 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Leuchtbox, Halogen 12 V/20 W mit Einspalt/ Zweispalt-Blende 1 3 Planspiegel auf Träger, 50 mm x 20 mm PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A Zusätzliches Material Lineal (ca. 30 cm) 1 Weißes Papier (DIN A 4) 1 Radiergummi 1

4 Aufbau ued Durchführueg Aufbau Schreibe auf die größte Fläche des Radiergummis ein Wort. Abb. 1 Teile das Blatt Papier mit einem Bleistiftstrich in zwei Teile ein. Der Bleistiftstrich sollte parallel zur schmalen Seite des Baltes liegen. Die Teile sollen im Verhältnis von 2:1 stehen. Stelle den Spiegel an der Bleistiftlinie auf. Lege ein Geodreieck und den Radiergummi so auf das Blatt wie es die Abbildung zeigt. Abb. 2 Durchführueg 1. Eigeeschaftee voe Spiegelbildere Beobachte das Spiegelbild des Geodreiecks und des Radiergummis.

5 Abb. 3 Vergleiche das Bild mit dem Original. Notiere deine Beobachtungen im Protokoll in Tabelle Bildeetstehueg am ebeeee Spiegel Zeichne die Markierungen X, Y und Z auf den Bleistiftstrich. Rechtwinklig zu X zeichne den Punkt G im angegebenen Abstand. Abb. 4 Schließe die Leuchtbox an das Netzgerät an (12 V ~). Abb. 5

6 Lege den Spiegel an die senkrechte Linie, so dass die Markierungen X, Y, Z innerhalb der Spiegelfläche liegen. Setze die Einspaltblende in die Leuchtbox und lasse das Lichtbündel auf den Spiegel einfallen. Abb. 6 Stelle die Leuchtbox so, dass das Lichtbündel den Punkt G und dann den Punkt Y trifft. Markiere mit je zwei Kreuzchen das einfallende und das reflektierte Lichtbündel. Abb. 7 Verschiebe die Leuchtbox (der Spiegel darf seine Lage nicht verändern), bis das Lichtbündel die Punkte G und X trifft. Markiere wieder den Lichtweg von einfallendem und reflektiertem Lichtbündel. Benutze verschiedene Farben. Wiederhole mit G und Z. Schalte das Netzgerät aus und nimm die Leuchtbox und den Spiegel vom Papier.. Verbinde die zusammengehörenden Markierungen miteinander. Achte darauf, dass dabei alle einfallenden Lichtstrahlen durch den Punkt G verlaufen. Verlängere die reflektierten Lichtstrahlen über die senkrechte Linie (Spiegelebene) hinaus durch gestrichelte Bleistiftlinien. Was kannst du feststellen? Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Ergebnis der Verlängerung der reflektierten Lichtstrahlen: Die Verlängerungen der reflektierten Lichtstrahlen schneiden sich in einem Punkt (dem Bildpunkt) hinter dem Spiegel. Miss den Abstand g zwischen den Punkten G und X. Notiere deinen Messwert im Protokoll.

7 Bezeichne den Schnittpunkt der gestrichelten Verlängerungen mit B und miss den Abstand b zwischen den Punkten X und B. Notiere deinen Messwert im Protokoll.

8 Protokoll: Bilder am Plaespiegel Ergebeis - Tabelle 1 (6 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen in Tabelle 1. Vergleich von Original und Bild Geodreieck bzw. Lineal Radiergummi Größe Entfernung von der Spiegelebene Seitenlage 1 ±0 1 ±0 1 ±0 Ergebeis - Beobachtuegee 1 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen zu Versuchsteil 2. Ergebeis - Beobachtuegee 2 (0 Puekte) Abstand des Punktes G zum Spiegel: g = Abstand des Punktes B zum Spiegel: b = cm (Gegenstandsweite) cm (Bildweite)

9 Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Welche Eigenschaften lassen sich für Spiegelbilder aus deinen Beobachtungen im Vergleich zum Original ableiten? Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Vergleiche den Abstand g des Punktes G vom Spiegel (Gegenstandsweite) mit dem Abstand b des Punktes B vom Spiegel (Bildweite) und mit deinen Beobachtungen beim ersten Teilversuch.

10 Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Warum siehst du dich im Vorbeigehen in einer Schaufensterscheibe? Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) Nenne Anwendungen von ebenen Spiegeln.