Strahlengänge an Linsen zeichnen
Mit drei Strahlen lässt sich das Bild einer Sammellinse konstruieren: Mittelpunktstrahl, Parallelstrahl und Brennstrahl.
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.
| Strahl | Vor der Linse | Nach der Linse |
|---|---|---|
| Mittelpunktstrahl | durch die Linsenmitte | geht gerade weiter |
| Parallelstrahl | parallel zur Achse | durch den Brennpunkt |
| Brennstrahl | durch den Brennpunkt | parallel zur Achse |
Bild konstruieren
- Gegenstandsspitze markieren.
- Mittelpunktstrahl zeichnen.
- Parallelstrahl zeichnen.
- 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
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.
- Zeichne die Achse und die Linse.
- Markiere F auf beiden Seiten.
- Zeichne drei Strahlen.
- Markiere die Bildspitze.
Mit einem Bild erklärt
| Strahl | Verlauf |
|---|---|
| 1 | durch die Mitte, gerade |
| 2 | parallel, dann durch F |
| 3 | durch F, dann parallel |
Zur Grundlage zurück
- Bilder mit der Sammellinse: Brennweite und Bildweite – Du kennst Bilder mit der Sammellinse.
- Bilder aus vielen Bildpunkten: scharf oder unscharf – Du kennst Bildpunkte.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Was passiert mit parallelen Strahlen?
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Lösung: Durch den Brennpunkt
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
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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.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: Ein Bild, das man auf einem Schirm auffangen kann
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Lösung: Brennweite
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Lösung: Stimmt
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Lösung: Parallel zur Achse
Geschafft
Drei besondere Strahlen zeigen die Bildspitze. Reelle Bilder lassen sich auf einem Schirm auffangen, virtuelle nicht.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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