Apertur-Blende, Linsen und Strahlen Linsen und Auflösung Apertur-Blende, Linsen und Strahlen Bei diesem Thema trifft die Wellen- die Strahlenoptik

Inhalt Auflösung eines optischen Instruments Auflösung bei der Abbildung eines Gitters Optische Instrumente sind „Trichter“ für Lichtwellen Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um

„Auflösung“ eines optischen Systems Zur Abbildung tragen zwei voneinander unabhängige Vorgänge bei: Vom Objekt in unterschiedliche Richtungen ausgehende Wellenfelder müssen erfasst werden, möglichst viele („Auflösung“, Aufgabe der Apertur) Aus divergenten Wellen werden konvergente erzeugt, am Ort ihrer Überlagerung erscheint das Bild des Objekts („Fokussierung“, Aufgabe der Linse)

Beispiel 1: Beugung und Abbildung eines Spalts a=2mm

Auswahl einiger Wellen mit Hilfe der Blende (Apertur ) a=2mm

Umlenkung in konvergente Wellen mit Hilfe einer Linse Linse, f=200mm a=2mm

Auflösung und Fokussierung bei der Abbildung Der Durchmesser der Blende, „die Apertur,“ definiert die Auflösung ~3m 200mm Die Qualität der Linse definiert die „Auflösung begrenzte“ Schärfe des Bilds Linse, f=200mm a=2mm

Beispiel 2: Beugung und Abbildung eines Gitters

Abbildung eines Gitters ~3m 200mm Linse, f=200mm

Abbildung eines Gitters bei Verkleinerung der Auflösung in horizontaler Richtung ~3m 200mm Linse, f=200mm

Abbildung eines Gitters mit zu kleiner Auflösung in horizontaler Richtung 200mm Linse, f=200mm

Das Beugungsbild enthält Information zu den Abständen im Objekt Versuch Beobachtung des Interferenzmusters eines Gitters und der Abbildung bei Einschränkung der Auflösung in horizontaler Richtung durch eine Spaltblende Q: Was ist in der Abbildung zu erwarten? A: Die Information über den Abstand in horizontaler Richtung fehlt Deshalb fehlen im Bild die vertikalen Drähte Das Beugungsbild enthält Information zu den Abständen im Objekt

Blende und Linse im Auge Blende=Pupille Im Auge begrenzt die Größe der Pupille (Durchmesser 1-8mm) die Auflösung

Zusammenfassung Linsen wandeln die von der Apertur eingelassenen divergenten Wellenfelder in konvergente Die Öffnung der Blende, „die Apertur“, definiert die Auflösung eines optischen Instruments Kleine Blende: unscharfes Bild, weil Wellen zum Bildaufbau fehlen Im Grenzfall nur einer die Apertur passierenden Welle erscheint auf der Bildebene das Beugungsbild der Apertur

finis Fotografie aus Time Magazine: Cactus Ferroguinus Pygmae Owl