| |
Linsen bestehen aus Glas, Kunststoff oder anderen durchsichtigen Materialien. Bei sphärischen Linsen sind die Begrenzungsflächen Teile von Kugelflächen. Lichtstrahlen, die durch die Linse hindurchtreten, werden zweimal gebrochen. Bei der Konstruktion von Strahlengängen fasst man beide Brechungen zu einer in der Hauptebene erfolgenden Brechung zusammen. Alle Abstände sind auf diese Hauptebene bezogen.
Konvexlinsen sind durch zwei Kugelflächen so begrenzt, dass sie in der Mitte dicker als am Rand sind. Parallel zur optischen Achse hindurchtretende Strahlen werden im Brennpunkt F gesammelt. Sein Abstand von der Hauptebene ist die Brennweite f. Daher nennt man sie auch Sammellinsen.
Konkavlinsen sind durch zwei Kugelflächen so begrenzt, dass sie in der Mitte dünner sind als am Rand. Parallel zur optischen Achse hindurchtretende Strahlen werden so gebrochen, als kämen sie von einem vor der Linse liegenden Brennpunkt F. Sein Abstand von der Hauptebene ist wiederum die Brennweite f, allerdings mit einem negativen Zahlenwert. Da diese Linse die Lichtstrahlen nicht sammelt, sondern zerstreut, nennt man sie auch Zerstreuungslinse. Mit dieser Linse kann man keine reellen Bilder erzeugen, sondern nur sogenannte virtuelle Bilder, die auf der vorderen Linsenseite liegen.
Der Kehrwert der Brennweite bezeichnet man als Brechkraft D = 1/f mit der Einheit Dioptrie = 1/m.
Zur Konstruktion des Bildes benutzt man mindestens 2 der 3 Hauptstrahlen:
1. der Parallelstrahl, er wird zum Brennpunktstrahl
2. der Brennpunktstrahl, er wird zum Parallelstrahl
3. der Mittelpunktstrahl, er geht ohne Richtungsänderung durch die Linse.
Die Gegenstandsweite g und die Bildweite b sind dann durch die berühmte Linsenformel miteinander verknüpft:
Die Grösse des Bildes ist
wobei G die Grösse des Gegenstandes ist. Das Verhältnis B/G nennt man auch den Abbildungsmasstab. Das Bild ist reell, wenn b > 0 wird, es ist virtuell, wenn b < 0 wird. Das Bild steht umgekehrt zum Gegenstand, wenn B > 0 ist, es steht aufrecht, wenn B < 0 wird.
In unserem kleinen Java- Applet können Sie mit eine Linse spielen. Dieses und alle folgenden Applets besteht aus einem grafischen Hauptfenster und einem kleinen Control- Fenster. Dieses kleine Fenster verschwindet häufig hinter dem Hauptfenster oder dem Browser. Sie müssen es dann hinter den anderen Fenstern hervorholen. Hier können Sie die Brennweite einstellen und verschiedene Gegenstandsweiten ausprobieren. Sie werden bemerken, dass auch bei einer Sammellinse virtuelle Bilder auftreten können, sobald sich der Gegenstand zwischen Brennpunkt und Hauptebene der Linse befindet. Betätigen Sie auch ab und zu mal den Start- Button. Mit Reset können Sie wieder aufräumen.
Aufgabe: Ein Gegenstand bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit v von einer Linse weg. Der Abstand von der Linse ist also g = vt, wobei t die Zeit ist. Wie bewegt sich das Bild ? |
| |
|
|
|
22.6.2021 Thomas Unkelbach
|
|
|
|
|
|
|
