Optische Linsen

Optik Klasse 7, 8

Zum Ausprobieren: Geometrische Optik

Verschieben Sie den Gegenstand und beobachten Sie, wie Bildweite und Bildgröße sich ändern.

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Rund 3 MB – im Mobilfunknetz kann das einen Moment dauern.

Simulation von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, lizenziert unter CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu)

Sammellinsen (in der Mitte dick) bündeln parallel einfallendes Licht im Brennpunkt \(F\); der Abstand zur Linse ist die Brennweite \(f\). Zerstreuungslinsen (in der Mitte dünn) fächern Licht auf.
Bildkonstruktion mit drei ausgezeichneten Strahlen: Parallelstrahl → wird zum Brennpunktstrahl, Mittelpunktstrahl → geht gerade durch, Brennpunktstrahl → wird zum Parallelstrahl.
Gegenstand außerhalb der Brennweite: umgekehrtes, reelles Bild (Kamera, Auge, Beamer). Gegenstand innerhalb der Brennweite: vergrößertes, aufrechtes, virtuelles Bild (Lupe).
Im Auge übernimmt die Augenlinse die Abbildung auf die Netzhaut. Kurzsichtigkeit korrigiert man mit Zerstreuungslinsen, Weitsichtigkeit mit Sammellinsen.

Wie kann man die Brennweite einer Sammellinse mit Sonnenlicht bestimmen?
Lösung
Sonnenlicht (parallel) auf ein Blatt bündeln, bis der Lichtfleck am kleinsten ist; der Abstand Linse–Blatt ist die Brennweite. Vorsicht: Brandgefahr!
Ein Gegenstand steht sehr weit von einer Sammellinse entfernt. Wo entsteht sein Bild?
Lösung
Nahezu in der Brennebene – deshalb stellt eine Kamera bei „unendlich“ auf die Brennweite scharf.
Warum steht das Bild auf der Netzhaut des Auges auf dem Kopf – und warum sehen wir trotzdem alles richtig herum?
Lösung
Die Augenlinse erzeugt wie jede Sammellinse ein umgekehrtes reelles Bild; das Gehirn „dreht“ die Wahrnehmung um – wir haben es so gelernt.

Untersuche eine Lupe: Bei welchem Abstand erscheint die Schrift vergrößert, wann steht sie auf dem Kopf? Erkläre mit der Brennweite.