2_3_Linsen
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2.3 Optische Linsen Arten von Linsen Linsen bestehen aus zwei gegeneinander gekrümmten optischen Grenzflächen. Sammellinsen: Streulinsen: (in der Mitte dicker als am Rand) (in der Mitte dünner als am Rand) bikonvex bikonkav plankonvex konkavkonvex III. Optische Linsen plankonkav konvexkonkav Was charakterisiert eine Linse ? • treffen parallele Lichtstrahlen auf eine (dünne) Linse, so sammeln sich diese alle in einem Punkt der Brennebene (Ebene parallel zur Mittelebene) • parallel zur optischen Achse einfallende Lichtstrahlen sammeln sich im Brennpunkt (für jede Linse typisch) Mittelebene optische Achse Brennweite III. Optische Linsen Was charakterisiert eine Linse ? Brennweite: • Sammellinsen: positive Brennweite; Streulinsen: negative Brennweite • je kleiner die Brennweite, desto stärker die Brechung der Lichtstrahlen Brechkraft: • Maßeinheit „Dioptrien“ (1 dpt): Eine Dioptrie ist der Kehrwert der Brennweite gemessen in Meter z.B. f = 20 cm = 1/5 m => 5 dpt 2 dpt => 1/2 m = 50cm = f • je größer die Brechkraft, desto größer die Dioptrienzahl • Sammellinsen: positive Dioptrienzahl; Streulinsen: negative Dioptrienzahl III. Optische Linsen Bestimmung der Brennweite 1. direkte Bestimmung der Brennweite 2. Bestimmung aus den Abbildungseigenschaften • Entfernung zum Objekt, bei dem keine Abbildung möglich ist (Umkehrung des Lichtwegs) • Entfernung, bei der sich die Lage des Bildes umdreht (siehe Folie „Abbildungseigenschaften von Sammellinsen“) III. Optische Linsen Bildkonstruktion bei Linsen: besondere Strahlen • achsenparalleler Strahl • Mittelpunktstrahl • Brennpunktstrahl Brennpunktstrahl Mittelpunktstrahl achsenparalleler Strahl III. Optische Linsen Bildkonstruktion bei Sammellinsen • von jedem Punkt des Gegenstandes gehen beliebige Lichtstrahlen aus; dort, wo sich mehrere (mindestens zwei) dieser Lichtstrahlen wieder treffen, entsteht ein Bild des Punktes • Randbedingungen: dünne Linse, kleines Objekt III. Optische Linsen Abbildungseigenschaften von Sammellinsen Gegenstandsweite Bildweite Bildgröße Art des Bilds g<f Bild scheinbar vor der Linse „b < 0“ größer als Gegenstand B>G virtuell, aufrecht g=f - - - f < g < 2f b > 2f größer als Gegenstand B>G reell, umgekehrt g = 2f b = g = 2f gleich Gegenstand B=G reell, umgekehrt g > 2f f < b < 2f kleiner als Gegenstand B<G reell, umgekehrt G III. Optische Linsen g f b B Abbildungseigenschaften von Sammellinsen = Hohlspiegel Gegenstandsweite Bildweite g<f Bild scheinbar vor der Linse, Hohlspiegel „b < 0“ größer als Gegenstand B>G virtuell, aufrecht g=f - - - f < g < 2f b > 2f größer als Gegenstand B>G reell, umgekehrt gleich Gegenstand B=G reell, umgekehrt kleiner als Gegenstand B<G reell, umgekehrt g = 2f g > 2f Bildgröße Art des Bilds G b = g = 2f f < b < 2f 2f = r, Krümmungsradius III. Optische Linsen g r B b f Bildkonstruktion bei Streulinsen • Konstruktion erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bei der Sammellinse, jedoch mit „bildseitig“ gespiegeltem Brennpunkt als Bezugsstelle • virtuelles Bild durch Projektion des Betrachters • Bei der Zerstreuungslinse gibt es keine reellen Bildern, sondern nur aufrechte, virtuelle Bilder, die stets kleiner als der Gegenstand sind. III. Optische Linsen Das Auge: Schema • • Lichtstrahlen werden durch die Linse gebrochen die größte Brechung erfolgt normalerweise beim Übergang Luft – Hornhaut (zur Vereinfachung wird im Folgenden darauf verzichtet) III. Optische Linsen Das Auge: Fernakkommodation Lichtstrahlen eines weit entfernten Punktes treffen nahezu parallel auf das Auge scharfes Bild III. Optische Linsen Das Auge: Fernakkommodation Kurzsichtigkeit: unscharfes Bild scharfes Bild III. Optische Linsen Das Auge: Nahakkommodation: scharfes Bild III. Optische Linsen Das Auge: Nahakkommodation Weitsichtigkeit: unscharfes Bild scharfes Bild III. Optische Linsen Das Auge: der Sehwinkel Der Sehwinkel • ist entscheidend für die Größe des Bildes auf der Netzhaut und somit dafür, wie groß wir Gegenstände wahrnehmen. • wird durch Gegenstandsgröße und –weite beeinflusst. • min. Sehwinkel (1/60)° gibt das Auflösungsvermögen (zwei Stecknadelköpfe in 10m Abstand) • Lupe dient zur Vergrößerung des Sehwinkels ! III. Optische Linsen
