2.3 Optische Linsen

1. 2.3 Optische Linsen

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. achsenparalleler Strahl Mittelpunktstrahl Brennpunktstrahl Brennpunktstrahl Mittelpunktstrahl achsenparalleler Strahl Bildkonstruktion bei Linsen:besondere Strahlen III. Optische Linsen

7. 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

8. Abbildungseigenschaften von Sammellinsen G g f b B III. Optische Linsen

9. Abbildungseigenschaften von Sammellinsen = Hohlspiegel G g r B b f 2f = r, Krümmungsradius III. Optische Linsen

10. 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

11. 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

12. Das Auge: Fernakkommodation Lichtstrahlen eines weit entfernten Punktes treffen nahezu parallel auf das Auge scharfes Bild III. Optische Linsen

13. Das Auge: Fernakkommodation Kurzsichtigkeit: unscharfes Bild scharfes Bild III. Optische Linsen

14. Das Auge: Nahakkommodation: scharfes Bild III. Optische Linsen

15. Das Auge: Nahakkommodation Weitsichtigkeit: unscharfes Bild scharfes Bild III. Optische Linsen

16. Das Auge: der Sehwinkel 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