Bilder an der Sammellinse mit den drei ausgezeichneten Strahlen konstruieren, Bildort und Bildgröße aus der Zeichnung gewinnen und Sonderfälle wie g = f oder g < f sicher durchschauen.
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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt Ihnen sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Echt oder nur gedacht?
AFB I
Die Zeichnung zeigt die fertige Konstruktion eines virtuellen Bildes (Gegenstand grün, Bild rot) – alle Linien sind noch gleich gezeichnet. Geben Sie für jedes der neun Strahlstücke an, ob dort wirklich Licht läuft oder ob es nur eine gedachte Verlängerung ist: Färben Sie jedes Stück mit dem passenden Pinsel.
Pinsel oben wählen, dann die Strahlstücke anklicken (mit gedrückter Maustaste auch mehrere). Tastatur: Tab zu einem Strahlstück, Ziffer 1 oder 2 färbt, 0 löscht.
0 von 9 gefärbt
Licht läuft nur von der Gegenstandsspitze zur Linse und hinter der Linse weiter. Die drei Stücke, die von der Linse zurück zur Bildspitze führen, nimmt kein Licht – sie sind die rückwärtigen Verlängerungen und werden gestrichelt gezeichnet. Deshalb lässt sich ein virtuelles Bild auf keinem Schirm auffangen.
Licht startet an der Gegenstandsspitze. Welche Linien führen von dort zur Linse und von der Linse nach rechts weiter?
Alle Stücke, die von der Linse aus nach links zur roten Bildspitze laufen, sind gedachte Verlängerungen – die übrigen sechs sind echtes Licht.
A2
Was ändert sich mit?
AFB II
Eine Sammellinse bildet einen Gegenstand reell ab. Drei Dinge werden – jeweils einzeln – verändert. Untersuchen Sie mithilfe der Konstruktion, wie die fünf Größen darauf reagieren.
Setzen Sie in jede Zelle einen Pfeil: ↑ steigt, ↓ sinkt, → bleibt gleich. Ein Klick dreht den Pfeil weiter; mit der Tastatur Tab zur Zelle, dann ↑, ↓ oder →. Unter der Tabelle steht Ihre Wahl als Satz.
Größe
g: 3f → 1,5f
f größer, g gleich
G doppelt
Bildweite b
Bildgröße B
Abstand Bild – F′
Neigung Mittelpunktstrahl
Höhe Parallelstrahl an der Linse
Rückt der Gegenstand heran, wandert das Bild weg und wird größer – also wächst auch sein Abstand von F′ (von 0,5f auf 2f). Eine größere Brennweite verschiebt das Bild ebenfalls nach hinten und vergrößert es. Der Mittelpunktstrahl wird steiler, wenn die Spitze näher an der Linse oder höher liegt; die Brennweite spielt für ihn keine Rolle. Der Parallelstrahl trifft die Mittelebene immer in Gegenstandshöhe – nur die Höhe des Gegenstands verändert diese Stelle.
Skizzieren Sie für jede Spalte zwei Konstruktionen (vorher/nachher) und vergleichen Sie Ort und Größe des Bildes.
Der Parallelstrahl läuft immer in Höhe der Gegenstandsspitze; der Mittelpunktstrahl hängt nur von Gegenstandshöhe und Gegenstandsweite ab, nicht von f.
A3
Welche Skizze stimmt?
AFB I
Vier Schülerinnen und Schüler haben dasselbe Bild konstruiert. Nennen Sie durch Anklicken die einzige Skizze, die vollständig richtig ist.
Klicken Sie die passende Skizze an und prüfen Sie dann. Mit der Tastatur: Tab zur Skizze, Enter auswählen. Orange: Parallelstrahl, violett: Brennpunktstrahl, blau: Mittelpunktstrahl.
Richtig ist C. In A knicken Parallel- und Brennpunktstrahl schon an der gewölbten Oberfläche statt an der Mittelebene – deshalb treffen sich die Strahlen nicht mehr in einem Punkt. In B stimmen die Strahlen, aber der Bildpfeil endet nicht am Schnittpunkt, sondern steht aufrecht. In D knickt der Mittelpunktstrahl ab, obwohl er ungebrochen weiterläuft.
Prüfen Sie je Skizze: Knicken alle Strahlen an der gestrichelten Mittelebene? Läuft der blaue Strahl gerade durch die Linsenmitte?
Die drei Strahlen müssen sich in einem Punkt treffen, und genau dort endet die Spitze des umgekehrten Bildpfeils.
