2.3 Optische Linsen

Arten von Linsen Linsen bestehen aus zwei gegeneinander gekrümmten optischen Grenzflächen. Sammellinsen: (in der Mitte dicker als am Rand) bikonvex plankonvex konkavkonvex Streulinsen: (in der Mitte dünner als am Rand) bikonkav plankonkav konvexkonkav III. Optische Linsen

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 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 Brechkraft: III. Optische Linsen

Bestimmung der Brennweite direkte Bestimmung der Brennweite 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 Gegenstands-weite 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 reell, umgekehrt g = 2f b = g = 2f gleich Gegenstand B = G g > 2f f < b < 2f kleiner als Gegenstand B < G G g f b B III. Optische Linsen

Abbildungseigenschaften von Sammellinsen = Hohlspiegel Gegenstands-weite Bildweite Bildgröße Art des Bilds g < f Bild scheinbar vor der Linse, Hohlspiegel „b < 0“ größer als Gegenstand B > G virtuell, aufrecht g = f - f < g < 2f b > 2f reell, umgekehrt g = 2f b = g = 2f gleich Gegenstand B = G g > 2f f < b < 2f kleiner als Gegenstand B < G G g r B b f 2f = r, Krümmungsradius III. Optische Linsen

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 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