Bildentstehung verstehen — Punkt für Punkt

Understanding Image Formation — Point by Point

Physik Klasse 8 14 Aufgaben
OptikLinsenKerncurriculum

Jeder Punkt eines Gegenstands sendet ein divergentes Lichtbündel in alle Richtungen aus; ein Bild entsteht, wenn diese Bündel Punkt für Punkt wieder gesammelt werden — nicht, indem ein fertiges „Bildchen" durch den Raum wandert (ganzheitliche Bildwanderungs-Vorstellung, Goldberg & McDermott 1987). Deckt man die halbe Linse ab, verschwindet nicht die halbe Abbildung: Das ganze Bild bleibt, nur lichtschwächer, weil jeder Bildpunkt aus einem breiten Bündel gespeist wird. Schon eine kleine Öffnung ordnet die Bündel, wie die Lochkamera zeigt. Dieses Verständnis trägt die Strahlenkonstruktion an Sammellinsen sowie reelle und virtuelle Bilder.

Voraussetzungen (1)

Licht und Sehen — die Sender-Empfänger-Vorstellung
Klasse 8
›

Ermöglicht (1)

Brechung und Linsen
Klasse 8
›
Leicht
Multiple Choice #1 12s â–¶ Testen

Ein Apfel liegt auf dem Tisch, die Deckenlampe brennt. Drei Kinder sitzen an drei verschiedenen Seiten des Tischs. Wer kann den Apfel sehen?

  • â—Ź Alle drei Kinder gleichzeitig
  • â—‹ Nur das Kind, das der Lampe direkt gegenĂĽbersitzt
  • â—‹ Nur das Kind, das den Apfel zuerst angeschaut hat
Jeder beleuchtete Punkt des Apfels streut das Lampenlicht als auseinanderlaufendes Bündel in alle Richtungen. Deshalb fängt jedes Auge am Tisch seinen eigenen Teil des Bündels ein — niemand muss den Apfel „zuerst besetzen".
Wahr / Falsch #2 12s â–¶ Testen

Eine Linse entwirft das scharfe Bild einer GlĂĽhlampe auf einen Schirm. Nimmt man die Linse weg, bleibt auf dem Schirm ein unscharfes Bild der GlĂĽhlampe zurĂĽck.

âś“ Falsch
Ohne Linse überlagern sich die Lichtbündel aller Lampenpunkte überall auf dem Schirm — er ist nur gleichmäßig hell. Ein fertiges „Bildchen" wandert nicht durch den Raum; erst die Linse sammelt jedes Bündel wieder in einem eigenen Bildpunkt.
Wahr / Falsch #3 12s â–¶ Testen

Eine Lochkamera ist auf einen Baum gerichtet. Auf ihrem Schirm zeigt die Baumkrone nach unten.

âś“ Wahr
Licht von der Krone läuft geradlinig durch das Loch nach unten, Licht vom Stammfuß nach oben — die geradlinige Ausbreitung vertauscht oben und unten (und links und rechts). Das Bild steht auf dem Kopf.
Multiple Choice #4 15s â–¶ Testen

Von der beleuchteten Spitze eines Bleistifts laufen drei Lichtstrahlen durch die Linse — einer durch die Mitte, einer durch den oberen Rand, einer durch den unteren Rand. Wo kommen sie auf dem Schirm mit dem scharfen Bild an?

  • â—Ź Alle drei im selben Bildpunkt der Spitze
  • â—‹ An drei verschiedenen Stellen des Schirms
  • â—‹ Nur der mittlere Strahl erreicht den Schirm
Genau das leistet die Sammellinse — sie macht aus dem auseinanderlaufenden Bündel eines Gegenstandspunkts ein zusammenlaufendes. Alle Strahlen derselben Spitze treffen sich wieder in einem Punkt; aus vielen solchen Bildpunkten setzt sich das Bild zusammen.
LĂĽckentext #5 12s â–¶ Testen

Ein Bild entsteht, wenn die LichtbĂĽndel der Gegenstandspunkte ___ fĂĽr Punkt wieder gesammelt werden.

âś“ Antwort: Punkt
Bildentstehung ist eine Punkt-für-Punkt-Zuordnung — jedem Gegenstandspunkt entspricht genau ein Bildpunkt.
Multiple Choice #6 12s â–¶ Testen

Zwei Freunde stehen an verschiedenen Stellen und schauen dieselbe sonnenbeschienene Blume an. Wer sieht sie?

  • â—Ź beide gleichzeitig
  • â—‹ nur der näher stehende Freund
  • â—‹ nur wer die Blume zuerst anschaut
Augen senden nichts aus — sie empfangen. Jeder beleuchtete Blumenpunkt streut das Sonnenlicht als Bündel in alle Richtungen und versorgt so beliebig viele Augen gleichzeitig; jedes Auge fängt seinen eigenen Ausschnitt des Bündels ein. Niemand muss die Blume „zuerst besetzen", und die Entfernung entscheidet nicht darüber, ob man sie sieht.
Mittel
Multiple Choice #1 15s â–¶ Testen

Eine Sammellinse entwirft das scharfe Bild einer Kerze auf einem Schirm. Nun deckt man die obere Hälfte der Linse ab. Was passiert mit dem Bild?

  • â—Ź Das ganze Bild bleibt, wird aber lichtschwächer
  • â—‹ Die obere Hälfte des Bildes verschwindet
  • â—‹ Das Bild verschwindet vollständig
Jeder Bildpunkt wird von einem breiten Lichtbündel gespeist, das durch die GANZE Linse läuft. Deckt man die Hälfte ab, kommt von jedem Punkt weniger Licht an — das vollständige Bild bleibt, nur dunkler.
Multiple Choice #2 15s â–¶ Testen

In einem dunklen Zimmer steht ein weißer Schirm zwei Meter hinter dem weit geöffneten Fenster. Was zeigt der Schirm?

  • â—Ź Gleichmäßige Helligkeit, aber kein Bild der Landschaft
  • â—‹ Ein scharfes, aufrechtes Bild der Landschaft
  • â—‹ Ein scharfes Bild der Landschaft auf dem Kopf
Durch die große Öffnung trifft Licht von jedem Landschaftspunkt überall auf den Schirm — die Bündel überlagern sich, es bleibt nur Helligkeit. Erst eine kleine Lochblende ordnet zu: ein Gegenstandspunkt, ein Fleck auf dem Schirm — das Prinzip der Lochkamera.
Multiple Choice #3 15s â–¶ Testen

Auf die Linse fällt ein Fingerabdruck. Was sieht man auf dem Schirmbild?

  • â—Ź Das ganze Bild, etwas unschärfer oder lichtschwächer — aber keinen Fingerabdruck
  • â—‹ Einen scharfen Fingerabdruck mitten im Bild
  • â—‹ Ein Bild mit einer LĂĽcke genau an der Stelle des Fingerabdrucks
Die Linse wird nicht Punkt für Punkt abgebildet — jeder Bildpunkt entsteht aus Licht, das durch die gesamte Linsenfläche läuft. Störungen auf der Linse verteilen sich daher aufs ganze Bild.
Wahr / Falsch #4 15s â–¶ Testen

Damit viele Zuschauer im Kino gleichzeitig die Leinwand sehen können, muss jeder Punkt der Leinwand Licht in viele Richtungen streuen.

âś“ Wahr
Genau — die matte Leinwand streut das Projektorlicht von jedem Punkt in alle Richtungen, sodass jedes Auge im Saal von jedem Leinwandpunkt ein Bündel empfängt. Ein Spiegel als Leinwand würde nur wenigen Plätzen ein Bild zeigen.
Multiple Choice #5 15s â–¶ Testen

Eine Linse wirft das scharfe Bild des Fensterkreuzes auf einen weißen Karton. Nun rückt man den Karton ein Stück näher zur Linse. Was zeigt der Karton?

  • â—Ź Ein verwaschenes Bild aus ĂĽberlappenden Lichtflecken
  • â—‹ Dasselbe scharfe Bild, nur kleiner
  • â—‹ Dasselbe scharfe Bild, nur heller
Vor dem Treffpunkt ist jedes Lichtbündel noch ein Fleck statt eines Punkts — die Flecken benachbarter Gegenstandspunkte überlappen sich, das Bild verschwimmt. Scharf ist das Bild nur genau dort, wo sich jedes Bündel in einem Punkt vereinigt.
LĂĽckentext #6 15s â–¶ Testen

Bei der Lochkamera gilt: Je kleiner das Loch, desto schärfer, aber auch desto ___ wird das Bild.

âś“ Antwort: dunkler
Ein kleineres Loch lässt von jedem Gegenstandspunkt ein schmaleres Bündel durch — die Flecken werden kleiner (schärfer), aber es kommt weniger Licht an (dunkler).
Wahr / Falsch #7 12s â–¶ Testen

Der Schirm mit dem scharfen Bild wird weggenommen. Hält man später ein Blatt Papier genau an dieselbe Stelle, erscheint das scharfe Bild darauf sofort wieder.

âś“ Wahr
Das reelle Bild existiert auch ohne Schirm — die Lichtbündel treffen sich an dieser Stelle in jedem Fall Punkt für Punkt. Das Papier macht das Bild nur sichtbar, indem es das Licht in unsere Augen streut.
Multiple Choice #8 15s â–¶ Testen

Du stichst neben das Loch einer Lochkamera ein zweites kleines Loch. Was zeigt der Schirm jetzt?

  • â—Ź Zwei ĂĽberlappende Bilder des Gegenstands
  • â—‹ Ein einziges, doppelt so scharfes Bild
  • â—‹ Dasselbe Bild wie mit einem Loch, nur heller
Jedes Loch ordnet für sich jeden Gegenstandspunkt einem Bildpunkt zu und entwirft ein vollständiges Bild. Zwei Löcher liefern zwei leicht versetzte Bilder, die sich überlagern — nicht ein schärferes.