Konvexspiegel (Wölbspiegel)

Konvexspiegel sind nach aussen gewölbte Spiegel. Sie sind weit weniger komplex als Konkavspiegel, weil sie immer ein Bild folgenden Eigenschaften bilden:

• verkleinert
• virtuell
• aufrecht

Die Konvexspiegel haben damit eine gewisse Ähnlichkeit mit den Streulinsen (Zerstreuungslinsen).

Der grosse Vorteil von Konvexspiegeln ist, dass sie die Umgebung unter einem weiten Winkel in einem Bild kompakt wiederspiegeln. Das gibt Übersicht, was v.a. beim Verkehr gebraucht wird. 😎

Der Nachteil ist, dass die einzelnen Teile der Umgebung “zusammengedrückt” werden müssen. Das Bild ist immer verkleinert.

Bei den Autorückspiegeln steht deshalb oft ein Warnhinweis, dass das Bild täuschen könnte. Der Lenker oder die Lenkerin könnte nämlich annehmen, dass das Auto im Rückspiegel noch weit weg ist, weil es so klein erscheint.

Konstruktion des virtuellen Spiegelbilds

Die Konstruktion des Bilds erhalten wir wieder mit der Betrachtung von zwei speziellen Strahlen, die von der Flammenspitze ausgehen, dem Parallelstrahl und dem Brennpunktstrahl. Die Reflexion am Spiegel folgt wiederum den Reflexionsregeln für spezielle Strahlen bei gewölbten Spiegeln, d.h.

• Parallelstrahlen werden zum Brennpunkt reflektiert
• Brennpunktstrahlen werden zu Parallelstrahlen
• Scheitelpunktstrahlen reflektieren gemäss Reflexionsgesetz

Neu ist aber, dass der Brennpunkt virtuell ist, d.h. er ist auf der Hinterseite des Spiegels. Brennpunktstrahlen verlaufen deshalb nie wirklich durch den Brennpunkt, sondern nur deren (gestrichelte) Verlängerung.

Der Parallelstrahl wird am Spiegel zu einem Brennpunktstrahl reflektiert. Da der Brennpunkt auf der anderen Seite des Spiegels liegt, kann der Brennpunktstrahl nicht zum Brennpunkt gehen. Er kann aber vom Brennpunkt herkommen oder so tun, als käme er vom Brennpunkt. Wir konstruieren die Verlängerung des Brennpunktstrahls und erhalten so einen nach oben links vom Spiegel weggehenden Strahl.

Der Brennpunktstrahl, der von der Flammenspitze ausgeht, bewegt sich Richtung Brennpunkt, kann diesen aber nicht erreichen, da er ja auf der anderen Seite des Spiegels ist. Wir erhalten aber den Reflexionspunkt auf dem Spiegel. Gemäss Konvention konstruieren wir die Reflexion immer am vertikalen Strich und nicht am Spiegel selbst.

Der Strahl wird als Parallelstrahl reflektiert und verläuft nach links weg, d.h. parallel zur optischen Achse.

Wir haben damit zwei auseinander laufende Strahlen erhalten, die keinen Schnittpunkt bilden können, d.h. es ist kein reelles Bild möglich.

Wir können aber die beiden Verlängerungen der Strahlen hinter dem Spiegel zum Schneiden bringen. Dort entsteht ein virtueller Bildpunkt. 👻

Für einen Betrachter der beiden auseinander laufenden Strahlen scheinen sie beide von diesem virtuellen Punkt auszugehen. Wir nehmen ja immer an, dass Lichtstrahlen geradlinig verlaufen. Für diese beiden Lichtstrahlen, die von der Flammenspitze kommen, sieht der Betrachter eine Flammenspitze hinter dem Spiegel.

Simulation

Unter dem folgenden Link findest du eine sehr gelungene Simulation, die dir die Strahlenverläufe konstruiert. Nimm die Spitze des Gegenstands und verschiebe ihn näher zum Spiegel oder weiter weg. Für den Konvexspiegel, bewegst du den Gegenstand einfach auf die andere Seite des Spiegels.