Referat N. Gut, D. Roos BSO 09 Optische Blende

Inhalt Ziele Theorie (Funktion einer Blende, Differenzierung der Blendentypen) Darstellung des Blendenprinzips Simulation (Experiment) Analyse Diskussion

Ziele Wie funktionieren optische Blenden? Welche konkreten praktischen Anwendungen ergeben sich aus optischen Blenden für (uns) Optometristen? Welche Probleme können bei der Anwendung von Blenden entstehen, was ist zu beachten?

Wozu brauchen wir Blenden? Regulierung des Lichteinfalls in ein optisches System Reduktion der Aberrationen (Abbildungsfehler) Begrenzung des Bildausschnitts Erhöhung der Schärfentiefe Optik: Begrenzung des Querschnitts von Strahlenbündeln, bzw. Verringerung von Streulicht innerhalb eines optischen Systems

Zentrale Schärfe (Tiefenschärfe)

Tiefenschärfe im Nahbereich

Körperliche Blenden (= real vorhandene Blendenöffnungen) Feste Öffnungsdurchmesser (Lochblenden, jede Linsenöffnung) Variable Blenden (Irisblende, Beispiel Pupille beim Auge) Im Gegensatz dazu entsprechen virtuelle Blenden den Bildern der realen Blenden!

Die Irisblende (variable Blende)

Funktionsprinzip Eine Blende grenzt, je nach Öffnung, achsferne Strahlen aus und wird deshalb auch als Bündelbegrenzung bezeichnet dadurch werden die Abbildungsfehler reduziert, sowie der Zerstreuungskreis auf der Netzhaut in seiner Ausdehnung Unter Anwendung einer Blende mit einer extrem kleinen Öffnung, reduziert sich der Strahlengang auf den Gauss‘schen Raum

Der Gauss‘sche Raum Als Gauss‘scher Raum wird derjenige Raum nahe der optischen Achse bezeichnet, in dem die strahlen-optischen Fehler vernachlässigbar klein sind (geometrische Optik). Die Größe des Gauss‘schen Raumes wird durch die tolerierbare geometrisch-optischen Fehler bestimmt. (Paraxialraum) In der Theorie ist er unendlich klein.

Gesichtsfeldblende (auch Feldblende) Mittels einer Gesichtsfeldblende kann die Ausdehnung des abgebildeten Bildausschnitts verändert werden, also die Grösse des abbildbaren Objektbereichs, dem sogenannten Gesichtsfeld.

Aperturblende Die Aperturblende ist diejenige Blende, durch die der zentrale Öffnungsstrahlengang begrenzt wird. Sie begrenzt also den Lichteinfall in das optische System und begründet das Phänomen der Tiefenschärfe.

Funktion einer Blende

Aberration und Blende Durch eine Blende können die Randstrahlen ausgeblendet werden, wodurch die Aberration reduziert wird!

Beugung Der Effekt der Beugung kann die Bildschärfe bei Abbildung durch Blenden mit sehr kleiner Öffnung reduzieren.

Vorderblende Die Blende befindet sich vor einer Linse und begrenzt den Lichteinfall. Das Blendenbild entsteht im Objektraum, virtuell und vergrössert.  bildseitiges Blendenbild

Vorderblende

Hinterblende Die Blende befindet sich hinter der Linse. Aus dem Licht, welches die Blende reflektiert, entsteht vor der Linse ein reelles Bild der Blende. Das entstandene objektseitige Blendenbild begrenzt nun den Lichteinfall in das optische System. Bsp. Augenpupille, wie sie durch die Hornhaut gesehen wird.

Hinterblende

Berechnung der Bildweite und Bildgrösse des Blendenbildes A‘ = A+D (Gauss-Formel) (n = n‘)  n‘/a = n/a + (n‘-n)/r  n = a‘(n/a + n/f)  a‘ = n / (n/a + n/f) y‘/y = A/A‘  y‘ = y‘A/A

Eintritts- und Austrittspupille  Pupillen sind Bilder einer Aperturblende! Die Eintrittspupille ist das objektseitige Bild einer Aperturblende, während die Austrittspupille das bildseitige Bild einer Aperturblende darstellt.

Experiment Wir wollen das eben gehörte überprüfen und bei einer ametropen Testperson den Visus erhöhen, und zwar lediglich durch die Anwendung einer Lochblende mit einer sehr kleinen Öffnung. http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/optik1.html

Berechnung (weite Blende)

Berechnung (enge Blende)

Auswertung des Experiments

Diskussion / Analyse Wovon hängt der Faktor der Visussteigerung ab? (Ametropie, axiale Refraktion?) Wann ist ein Lochblendentest angebracht? (Unsicherheiten betreffend mögliche Visussteigerung?) In welcher Situation wird ein Lochblendentest erfolglos sein? (Pathologische Ursachen?)

Fragen?

Quellen - Allgemeine Optik, Günter Roth ISBN 3-922269-19-2 - wikipedia.org - Bilder: Internet, diverse Seiten Optische Bank: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/optik1.html