Warum sehen wir ein praktisch umgekehrtes Bild auf der konkaven Seite des Löffels?

Das Problem ist, dass das Bild, das Sie von einem Hohlspiegel erhalten, ein reales Bild ist und kein virtuelles.

Um zu verstehen, warum das reale Bild, das von der Spiegelung in einem Löffel kommt, invertiert ist, muss man den Idealfall eines Hohlspiegels betrachten , insbesondere (der Einfachheit halber) eines Kugelspiegels.

Angenommen, das Objekt, das Sie beobachten, zum Beispiel Sie selbst, ist der große grüne Pfeil. Sie können ausgehend von der Pfeilspitze drei verschiedene Strahlen zeichnen:

• der Strahl geht durch die Mitte$C$des Spiegels;
• der Strahl, der durch den Fokus geht$F$des Spiegels;
• der Strahl trifft parallel zur optischen Achse auf die Spiegelfläche.

Beginnend mit dem Strahl, der durch die Mitte geht$C$, können Sie sehen, dass es senkrecht auf die Oberfläche des Spiegels auftrifft und somit entlang desselben Strahls reflektiert wird.

Der Strahl, der durch den Fokus geht$F$wird definitionsgemäß parallel zur optischen Achse reflektiert.

Der parallel zur optischen Achse auftreffende Strahl wird in Richtung des Brennpunktes reflektiert$F$.

Sie erhalten daher ein Bild, das genau die kleine hellgrüne Spitze in der Abbildung ist. Der wichtige Punkt, der Ihre Frage beantwortet, ist, dass dieses Bild kein virtuelles Bild ist : Es ist ein reales Bild , da es in der Konvergenzebene der Strahlen platziert ist und daher invertiert werden kann . Im Gegensatz dazu werden virtuelle Bilder, die entstehen, wenn die von einem optischen Gerät ausgehenden Strahlen immer divergieren, immer aufgerichtet.

Der letzte Punkt, der angesprochen werden muss, ist, wie dieses Bild gesehen werden kann. Nachdem die Strahlen wieder an der Spitze des kleinen hellgrünen Pfeils zusammengeführt wurden, divergieren sie und bewegen sich auf den Beobachter zu. Es werden daher die Augen des Beobachters sein, die diese divergierenden Strahlen aufnehmen, sie auf der Netzhaut fokussieren und dem Beobachter das Bild des kleinen Pfeils zeigen werden. In diesem speziellen Fall ist das Gesicht des Betrachters der große grüne Pfeil (obwohl er im Prinzip viel weiter vom Zentrum C entfernt ist als in dieser Abbildung dargestellt), der kleine Pfeil ist das umgekehrte Bild von Ihnen selbst, das Sie darin sehen der Löffel

Es ist wie in jedem Hohlspiegel. Der Krümmungsradius eines Löffels ist so klein, dass Ihr Gesicht immer weiter entfernt ist als der Krümmungsmittelpunkt, aber man kann dasselbe mit einem Rasierspiegel sehen, wenn man sich etwas weiter entfernt.

Die klassischen Strahlendiagramme erklären nicht sehr gut, was man sieht. Aufschlussreicher ist es, das eigene Auge als Ausgangspunkt für das Raytracing (Endpunkte der Strahlen) zu nehmen. Wie zum Beispiel in dieser Zeichnung in Conceptual Physics von Hewitt, die die Vergrößerung eines Rasierspiegels erklärt:

Bewegt sich nun das Auge weiter weg zum Krümmungsmittelpunkt, sieht es sich selbst den ganzen Spiegel ausfüllen. Die Strahlen hin und her sind alle normal einfallend.

Jenseits dieses Punktes werden die Winkel umgekehrt und man sieht ein umgekehrtes Bild: das Kinn über dem Auge, der Hut darunter. Siehe auch dieses Video mit großem Spiegel: https://www.youtube.com/watch?v=K_p5UoD6ljg Achten Sie darauf, wie sich die Kamera selbst sieht. (Es gibt weitere interessante Selfie-Videos mit diesem Spiegel im Exploratorium.)

Hohlspiegel erzeugt echtes umgekehrtes Bild auf einem Bildschirm, wenn Sie aufrecht hinter der konkaven Oberfläche sehen, ist es ein virtuelles Bild ] 1