Reelles Bild am Hohlspiegel

Freedom_Wizard · Gast

Meine Frage:
Hallo!

Ich beschäftige mich gerade mit den Bildkonstruktionen am Hohl- und Wölbspiegel und reellen bzw. virtuellen Bildern.

Ich frage mich - bisher ergebnislos - warum man im Hohlspiegel bei ausreichendem Abstand das verkehrte Bild hinter dem Spiegel sieht, da es laut Konstruktion ja ein reelles Bild vor dem Spiegel erzeugen sollte. Bekanntlich erzeugt ein Hohlspiegel aber kein Bild vor dem Spiegel, das man mit einfachen Mitteln auf einem Schirm auffangen könnte. (Im Gegensatz zum Zauberspiegel, siehe http://www.physik.wissenstexte.de/zauber_4.png)

Meine Ideen:
Ich stelle mir vor, das reelle Bilder auf einem Schirm aufgefangen werden können, weil sich die Lichtstrahlen echt schneiden. Virtuelle Bilder werden von unserem Auge/Gehirn erzeugt, weil sich nur die gedacht geradlinigen Verlängerungen schneiden, da wir nicht davon ausgehen, dass Licht "Knicke" macht (Reflexion!), sondern eben geradlinig geht.

Ich würde mich über eine Erklärung freuen!

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Wo steht denn, dass bei grossen Gegenstandsweiten das Bild hinter dem Hohlspiegel entsteht, und dass man „bekanntlich“ ein reelles Bild beim Hohlspiegel nicht auf einem Schirm auffangen kann?

Freedom_Wizard · Gast

Danke für deine Antwort.

Die Aussage mit dem "Schirm auffangen" muss ich zurückziehen. Man kann das Bild schon auffangen, wenn man entsprechend experimentell vorgeht. Das ist mir in den letzten Stunden klar geworden.

Allerdings richtet sich meine Frage in die Richtung, warum man trotzdem ein Bild hinter dem Spiegel sieht (z. B. wenn man in den hohlen Silberlöffel blickt), weil nach Spiegelkonstruktion eben ein reelles Bild vor dem Spiegel entsteht. Dieses aber doch erkennbare virtuelle Bild hinter dem Spegel müsste sich dann doch auch irgendwie aus der Spiegelkonstruktion ergeben, denn woher soll es plötzlich kommen?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Ich weiss nicht, was man beim erwähnten Silberlöffel genau sieht, und was der Grund dafür ist.

Allgemein wird aber bei einem konkaven Hohlspiegel und weit entferntem Gegenstand zumindest für achsennahe Strahlen immer ein reelles Bild nahe beim Abstand R/2 vom Spiegel (R=Krümmungsradius des Spiegels bei der Achse) entstehen. Bei einem parabelförmigen Hohlspiegel werden auch achsenferne Strahlen zum Brennpunkt reflektiert.

Für ein virtuelles Bild hinter dem Spiegel müssten die reflektierten Strahlen des Gegenstands ja divergent sein, und ich sehe nicht, wie das bei einem weit entfernten Gegenstand der Fall sein kann.

Freedom_Wizard · Gast

Ja, das stimmt.

Du brauchst bei Gelegenheit nur in einen hohen Löffel zu blicken und erkennst dich selbst, jedoch umgekehrt, verkleinert und links-rechts-vertauscht. Dieses Bild muss virtuell sein, da es im Spiegel zu sehen ist.

Aber aus der gewöhnlichen Bildkonstruktion ist es nicht konstruierbar wie du schreibst. Denn man sieht ja nicht das reelle Bild vor dem Spiegel, sondern das virtuelle hinter dem Spiegel.

Daher stammt meine große Verwunderung darüber, dass man ein Bild sieht, was sich zumindest nicht mit der üblichen Variante konstruieren lässt.

Freedom_Wizard · Anmeldungsdatum: 25.02.2018 Beiträge: 4

Ich habe versucht das virtuelle Bild so zu konstruieren.

http://www.hurricanes-oesterreich.at/VirtuellesBildamHohlspiegel.png

Kernpunkt bleibt, dass der Hohlspiegel Strahlen oberhalb der optischen Achse nach unten reflektiert und umgekehrt. Dadurch wird das Bild umgedreht. Dasselbe gilt für links/rechts. Die verlängerten parallel reflektierten Strahlen würden das virtuelle Bild andeuten, jedoch lässt sich der Abstand nicht bestimmen, weil es kein zweites Lichtstrahlenpaar gibt, was man benutzen könnte. Die Scheitelstrahlen gehen auch nicht, weil das virtuelle Bild dann aufrecht wäre. Ich habe die Bildweite über die Beziehung G/g=B/b berechnet. Interessanterweise stimmt sie aus der Ermittlung mit der geradlinigen Verlängerung der Scheitelstrahlen überein.

Eventuell versagen unsere Hilfskontruktionen in diesem Spezialfall, da es nur Modelle sind, um die Wirklichkeit zu beschreiben, aber ihre Grenzen haben. Es kann auch sein, dass das virtuelle Bild nur von speziellenm Strahlen und nicht allen möglichen (so wie sonst üblich) erzeugt wird.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Ehrlich gesagt verstehe ich nicht, wie Du dieses virtuelle Bild konstruiert hast. Es ergibt sich doch einfach ein umgekehrtes, reelles Bild, wie hier eingezeichnet (neu die hellgrünen Strahlen, ist jetzt halt ein bisschen unübersichtlich geworden).

PS: Den Löffeltest werde ich morgen auch machen, ich hoffe, ich finde einen geeigneten...

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Freedom_Wizard · Anmeldungsdatum: 25.02.2018 Beiträge: 4

Ich stimme zu, dass man das Bild sehen kann, aber nur, wenn man es auf einem Schirm auffängt! Ansonsten gehen die Strahlen wieder auseinander. Z. B. erzeugt eine Lochkamera auch ein reelles Bild aber erst durch einen Schirm wird es sichtbar! Ohne Schirm sieht man in der Lochkamera nichts! Dass das Auge die Strahlen bündelt ist meiner Meinung nach irrelevant, weil der Bündelungsvorgang nur dazu dient, ein reelles Bild auf der Netzhaut zu erzeugen!

Wenn ich das reelle Bild vor dem Löffel sehe, so müsste dies meiner Meinung nach anders aussehen. Insbesondere müsste es sich ja vor dem Löffel befinden. Wenn man ein Auge schließt, so empfinde ich das Bild definitiv als hinter dem Spiegel liegend. Ein reelles Bild müsste dann eine Art Holoprojektion sein, so wie das dann z. B. beim Zauberspiegel gemacht wird. Da sieht man eine Projektion des Gegenstandes tatsächlich (http://www.physik.wissenstexte.de/zauber_4.png). Also es müsste sich vom Spiegel abheben und nicht im Spiegel sein.

Entweder erliege ich einer optischen Täuschung derart, dass ich fest glaube, dass das Bild hinter dem Spiegel ist und ich es mir so einbilde.

Oder die optische Täuschung ist derart, dass der Verlauf des Lichtes so wirkt, als kämen die Strahlen eben von hinter dem Spiegel. Wenn du deine Konstruktion ansiehst, dann sind dein reelles Bild (was zweifellos vorhanden ist) und mein virtuelles Bild gleich groß und auch im Rahmen der Zeichengenauigkeit gleich weit vom Spiegel entfernt.

Ich denke, dass man wirklich dieses virtuelle Bild sieht. Problematisch empfinde ich, dass es aus der gewöhnlichen Konstruktion nicht hervor geht, allerdings ist auch nicht klar bis zu welcher Grenze diese Konstruktion überhaupt realisierbar ist, denn sie fusst ja auch nur auf Idealisierungen.

Zu meiner Konstruktion: Ich habe die Brennpunktstrahlen von oben und unten hergenommen und die refleketierten parallelen Stralen geradlinig verlängert. Das ist sicher ok. Das Problem bei meiner Konstruktion bleibt, dass ich kein anderes Strahlenpaar finde, dass sich mit den geradlinig verlängerten Strahlen schneidet, sodass das virtuelle Bild entsteht.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Freedom_Wizard · Anmeldungsdatum: 25.02.2018 Beiträge: 4

Ich denke, dass es einen Unterschied gibt zwischen einem Objekt abbilden und ein Bild zu sehen. Mithilfe der Konstruktionen für Spiegel und Linsen lassen sich die Abbildungen finden. Reelle Bilder lassen sich auf Schirmen auffangen. Diese betrachten wir durch unsere Augen (im Sinne des Sehens), dann wie als einen gewöhnlichen Gegenstand. Virtuelle Bilder lassen sich nicht auf Schirmen auffangen, sondern sind gewissermaßen optische Täuschungen, weil unser Gehirn immer einen geradlinigen Weg des Lichts annimmt und keine Reflexion/Brechung. Aber wir können so nicht erklären, was es heißt, wenn wir ein reelles Bild ohne Schirm sehen wollen, weil dann die Strahlen eben direkt in unser Auge gelangen müssen.

Ich habe deinen angesprochenen Versuch mit der Linse gemacht und das verkehrte Bild gesehen. Aber ich kann mich einfach nicht damit anfreunden, dass das Bild, was ich hier sehe, das reelle Bild selbst sein soll, und zwar auch noch vor der Linse (oder vor dem Spiegel, das sind sie der Wahrnehmung nach definitiv nicht). Ich nehme es genauso wahr wie, wenn ich die Lupe zur gewöhnlichen Vergrößerung eines Gegenstandes verwende. Dann ist das Bild aber virtuell und hinter der Linse. Dieser Versuch ist in seiner Gesamheit vollkommen ident zum Versuch mit dem Hohlspiegel.

Es ist für mich naheliegender zu sagen, dass wie schlussendlich doch ein virtuelles Bild am Hohlspiegel bzw. hier bei der Sammellinse jeweils hinter dem optischen Gerät sehen. Beim Sehen empfängt unser Auge die Strahlen, die zur Erzeugung der rellen Bilder führen und verlängert sie gedanklich nach hinten (weil kein Schirm, der die Strahlen auffängt). Aber nur jene Strahlen erreichen unser Auge auch, die geradlinig verlängert schließlich zu dem Bildeindruck eines virtuellen Bildes hinter dem Spiegel führen, so wie in meiner Skizze oben angedeutet. Die Skizze lässt sich fast 1:1 auf die Sammellinse umlegen.

Freedom_Wizard · Anmeldungsdatum: 25.02.2018 Beiträge: 4

Angenommen du hast recht und man sieht tatsächlich das verkleinerte und umgekehrte reelle Bild vor der Linse oder dem Hohlspiegel. Wie erklärst du dir dann die Tiefenwahrnehmung, dass das Bild scheinbar hinter der Linse bzw. hinter dem Hohlspiegel ist. Mit unseren beiden Augen sind wir gut in der Lage Tiefe wahrzunehmen und die Entfernung abzuschätzen.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

PS: Und nochmals, selbstverständlich kann man reelle Bilder ohne Schirm mit dem Auge sehen. Sonst würden auch fast alle optischen Instrumente nicht funktionieren. Bei einem einfachen (Kepler-)Fernrohr z.B. betrachtest Du durch das Okular das reelle Bild, das durch die Objektivlinse entsteht (ohne Schirm!). Das Okular fungiert dabei lediglich als Lupe, Du kannst das Bild auch ohne Okular sehen.

Etwas off-topic: Das erinnert mich daran, dass ich als Kind/Jugendlicher einen Kosmos Optik-Experimentierkasten hatte. Damit konnte man z.B. ein solches Fernrohr basteln. Der Höhepunkt war dann eine von Grund auf zusammengebaute Spiegelreflex-Kamera. Der Kasten hatte vor allem eine wirklich supergute und schön gestaltete Anleitung. Fast ein wenig schade, dass es solche etwas anspruchsvolleren Experimentierkästen heute nicht mehr gibt...