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Physik

Strahlengänge an Linsen zeichnen

Mit drei Strahlen lässt sich das Bild einer Sammellinse konstruieren: Mittelpunktstrahl, Parallelstrahl und Brennstrahl.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 7
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann die drei besonderen Strahlen an einer Sammellinse beschreiben.
  • Ich kann einen Strahlengang planen und deuten.
  • Ich kann reelle und virtuelle Bilder unterscheiden.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Bilder mit der Sammellinse: Brennweite und Bildweite, Bilder aus vielen Bildpunkten: scharf oder unscharf

Eine Sammellinse bündelt parallele Lichtstrahlen im Brennpunkt F. Der Abstand von der Linsenmitte zum Brennpunkt heißt Brennweite f. Für die Zeichnung eines Bildes braucht man drei Strahlen, die von der Spitze des Gegenstands ausgehen. Der Mittelpunktstrahl geht durch die Linsenmitte und wird nicht abgelenkt. Der Parallelstrahl verläuft parallel zur Achse und geht nach der Linse durch den Brennpunkt. Der Brennstrahl geht durch den Brennpunkt vor der Linse und verläuft nach der Linse parallel zur Achse. Wo sich die Strahlen auf der anderen Seite schneiden, liegt die Bildspitze. Das Bild ist reell: Man kann es auf einem Schirm auffangen. Treffen sich die Strahlen nur in der Verlängerung nach rückwärts, ist das Bild virtuell. Man sieht es, kann es aber nicht auf einem Schirm auffangen, zum Beispiel bei der Lupe. Auch ein ebener Spiegel erzeugt ein virtuelles Bild: Es liegt scheinbar so weit hinter dem Spiegel wie der Gegenstand davor.

Drei besondere Strahlen.
StrahlVor der LinseNach der Linse
Mittelpunktstrahldurch die Linsenmittegeht gerade weiter
Parallelstrahlparallel zur Achsedurch den Brennpunkt
Brennstrahldurch den Brennpunktparallel zur Achse

Bild konstruieren

  1. Gegenstandsspitze markieren.
  2. Mittelpunktstrahl zeichnen.
  3. Parallelstrahl zeichnen.
  4. Schnittpunkt ist die Bildspitze.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Strahl durch die Mitte: gerade.

Strahl parallel: durch F.

Strahl durch F: parallel.

Ein Beispiel

Beispiel

Wie bei einem Brennglas: Paralleles Sonnenlicht trifft sich hinter der Linse in einem hellen Punkt, dem Brennpunkt. Darum nie mit einer Linse in der Sonne spielen, es besteht Brandgefahr.

Schritt für Schritt

Du zeichnest einen Strahlengang.

  1. Zeichne die Achse und die Linse.
  2. Markiere F auf beiden Seiten.
  3. Zeichne drei Strahlen.
  4. Markiere die Bildspitze.

Mit einem Bild erklärt

StrahlVerlauf
1durch die Mitte, gerade
2parallel, dann durch F
3durch F, dann parallel

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wie verläuft der Parallelstrahl nach der Sammellinse?
Zeig mir den ersten Schritt

Was passiert mit parallelen Strahlen?

Lösung ansehen

Lösung: Durch den Brennpunkt

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie verläuft der Mittelpunktstrahl?
Lösung ansehen

Lösung: Er geht ungebrochen durch die Linsenmitte.

Tipp: Nutze ein Lineal und einen spitzen Bleistift. Zeichne die Strahlen mit unterschiedlichen Farben oder Strichen.

Merksatz: Mittelpunktstrahl geht ungebrochen weiter. Parallelstrahl geht durch F. Brennstrahl wird parallel. Der Schnitt ist die Bildspitze.

Typischer Fehler: Oft wird der Mittelpunktstrahl geknickt gezeichnet. Er geht in der dünnen Linse geradeaus weiter.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Was ist ein reelles Bild?
Lösung ansehen

Lösung: Ein Bild, das man auf einem Schirm auffangen kann

Frage 2 Wie nennt man den Abstand zwischen Linsenmitte und Brennpunkt?
Lösung ansehen

Lösung: Brennweite

Frage 3 Eine Lupe erzeugt ein virtuelles Bild.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 4 Wie verläuft der Brennstrahl nach der Linse?
Lösung ansehen

Lösung: Parallel zur Achse

Geschafft

Drei besondere Strahlen zeigen die Bildspitze. Reelle Bilder lassen sich auf einem Schirm auffangen, virtuelle nicht.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Linsenbilder genau untersuchen

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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