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Optische Instrumente Linsen und ihre Anwendung Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um.

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Präsentation zum Thema: "Optische Instrumente Linsen und ihre Anwendung Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um."—  Präsentation transkript:

1 Optische Instrumente Linsen und ihre Anwendung Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um

2 Inhalt Auflösungs- und Abbildungs- verbessernde Instrumente Die Abbildungsgleichung Ausblick auf –Lupe –Fernrohr –Mikroskop

3 Brechkraft und Auflösung verbessernde optische Instrumente Brillen korrigieren die Brechkraft bzw. die Abbildung Optische Instrumente verbessern die Auflösung –Lupe –Mikroskop –Fernrohr

4 Das Auge-kurzsichtig Bei Kurzsichtigkeit liegt das scharfe Bild vor der Netzhaut

5 Das Auge – kurzsichtig, korrigiert mit Brille Eine Zerstreuungslinse korrigiert den Strahlengang, indem sie die Winkel vor dem Auge aufweitet: Das scharfe Bild rückt nach hinten auf die Netzhaut

6 Brillen: Brechkraft verbessernde optische Instrumente Brillen optimieren die Sehschärfe, wobei die Auflösung im Wesentlichen die eines normalsichtigen Auges ist Im Auge kann der Abstand von der Linse zur Netzhaut zu klein oder zu groß sein, so dass das optimal scharfe Bild des Objekts nicht am Ort der Netzhaut entsteht In diesen Fällen kann man mit Linsen vor dem Auge, den Brillen, die Brechkraft korrigieren, so am Ort der Netzhaut -soweit es die Auflösung zulässt- ein scharfes Bild entsteht

7 Auflösung verbessernde optische Instrumente Lupe, Mikroskop und Fernrohr erfassen Wellen aus einem größeren Winkelbereich, als es mit der Pupille möglich ist –Die vom Objektiv erfassten Wellenfelder werden durch Linsen zur Pupille geleitet Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um

8 Die Abbildungsgleichung 1 1/mAbbildungsgleichung 1 Abbildungsmaßstab g, b 1 m Gegenstand- und Bildweite G, B 1 m Gegenstand- und Bildgröße ff gb Gegenstand, Größe G Bild, Größe B

9 Die Abbildungsgleichung – Herleitung 1 Strahlensatz für den Strahl durch den Fokus links (orange) 1 Strahlensatz für den Strahl durch die Mitte (grün) 1 m Aus der Division beider Gleichungen folgt, nach Division durch f, 1 / mDie Abbildungsgleichung ff gb Gegenstand, Größe G Bild, Größe B

10 Linsen und ihre Brennweite: Konvexlinse Konvexlinse 1 1/m Brennweite f, r 1, r 2 Krümmungsradien der Linse, n Brechungsindex 1 1/m Brechkraft, die Einheit ist 1 Dioptrie f

11 Linsen und ihre Brennweite: Konkavlinse Konkavlinse 1 1/m Brennweite f, r 1, r 2 Krümmungsradien der Linse, n Brechungsindex 1 1/m Brechkraft, die Einheit ist 1 Dioptrie f

12 Konstruktion von Strahlengängen Strahlen zeigen die Ausbreitungsrichtung von Wellen Parallel einfallende Strahlen verlaufen nach dem Durchqueren der Linse durch einen Punkt, der in der Brennebene liegt Strahlen durch die Mitte der Linse verlaufen ungebrochen Brennebene f

13 Linsenfehler: Sphärische Aberration Bei sphärischen Linsen haben Randstrahlen eine geringere Brennweite als Strahlen in Nähe der Achsen Abhilfe: Begrenzung des Strahlenbündel durch Blenden ff

14 Linsenfehler: Chromatische Aberration Unterschiedliche Farben werden von Glas unterschiedlich stark gebrochen: Die Abhängigkeit der Brechzahl eines Stoffes von der Wellenlänge des Lichtes bezeichnet man als Dispersion –Die Brennweite für blaues Licht ist kürzer als die von rotem Abhilfe:Achromat Linsen, aufgebaut aus Gläsern unterschiedlicher Brechkraft und Dispersion, z.B. aus bleihaltigem Flintglas (n=1,613) und bleifreiem Kronglas (n=1,510) f

15 Zusammenfassung Brillen verbessern die Abbildung –Korrigieren die Brechkraft, damit das Bild auf die Netzhaut zu liegen kommt Die Abbildungsgleichung: 1/f = 1/g + 1/b –f Brenn-, g Gegenstands-, b Bildweite [m] –Bei Zerstreuungslinsen erhalten f und b ein negatives Vorzeichen Brechkraft einer Linse: B = 1/f [1/m], Einheit Dioptrie, 1 dpt = 1/m Konstruktion von Strahlengängen: Brechung –Parallel zur optischen Achse einfallender Strahlen durch den Fokus –Parallel zueinander einfallender Strahlen durch einen Punkt in der Fokalebene –Ungebrochen verlaufen Strahlen durch die Mitte der Linse geradlinig weiter

16 finis Fotografie aus Time Magazine: Cactus Ferroguinus Pygmae Owl Augen und optische Instrumente sind Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um


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