Optische Linsen
LEIFIphysik
https://www.youtube.com/watch?v=ChBlUXoH-FQ

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 in diesem video widmen wir uns optischen linsen und linsen formen außerdem geben wir dem weg des lichts durch sammle linse und zerstreuung linse
0:09 nach und nach einen ausflug in die sphären des frischen linsen stoßen dem extra wissen spezial auf gegenständen die verschiedenen linsen kombinieren
0:20 [Musik] linsen kann man nicht nur essen die sind auch wichtig in der physik vor allem in der optik die nennt man dann optische
0:28 linsen und die sind in der regel nicht essbar eine optische linse ist für uns erst mal ein gegenstand zum beispiel aus glas oder kunststoff der so geformt ist
0:38 dass er den weg des lichts verändern kann es gibt natürlich viele mögliche form aber wir unterscheiden grob zwei typen
0:45 same linsen und streu linsen typische vertreter davon seht ihr hier beide linsen typen haben ziemlich unterschiedliche formen
0:54 die same linse ist in der mitte dick und oben und unten dünn also nach außen gewölbt diese form nennt man konvex die streu linse ist in der mitte dünn
1:05 und oben und unten dickmann sagt sie ist nach innen gewölbt das heißt dann auch kongo wie die namen schon verraten machen
1:14 diese beiden linsen typen unterschiedliche sachen same linsen sammeln das einfallende licht auf einen punkt während streuen das einfallende
1:21 licht in alle richtungen streuen also verteilen warum bündelt die sammel linse das licht während die streu linse ist verteilt wir
1:33 folgen dem weg des lichts durch eine sammel linse auf die linse treffen beispielhaft fünf lichtstrahlen und zwar parallel die strahlen oberhalb der mitte
1:44 der linse werden nach unten abgelenkt die lichtstrahlen der unteren hälfte nach oben der strahl in der mitte geht geradeaus
1:53 durch die strahlen laufen hinter der linse aufeinander zu bis sie sich in einem punkt treffen dieser heißt brennpunkt aber warum
2:02 knicken die strahlen unterschiedlich ab wir stellen uns jetzt vor wir hätten nicht eine durchgehende linse sondern verschiedene glasteile auf die
2:12 das licht trifft diese teile zusammen haben in etwa die form unserer sammle linse ganz oben wäre dann ein prisma dass wir hier von der seite sehen von
2:22 der seite sieht das prisma aus wie ein dreieck wenn man es mit dreiecken zu tun hat dann lohnt sich ein kurzer ausflug in die drei ex kunde der einfachheit
2:32 halber schauen wir uns nur das gleichschenkligen dreieck an das bedeutet die unteren beiden winkel die auch basis winkel heißen sind immer
2:40 identisch der winkel oben heißt spitze wir sagen ein dreieck wird spitzer wenn genau dieser winkel immer kleiner wird lassen
2:49 wir die basis länge klein c konstant dann wird das dreieck immer höher je spitzer der winkel wird mit diesem wissen können wir uns nun an die linsen
2:57 später wagen speiler wir stellen uns die bausteine als gleichschenkligen dreieck bevor das licht klickt hier nach den gesetzen der
3:05 brechung ab denn es wechselt das medium von luft zu glas und der luft eine optisch dünneres medium ist als glas wird das licht beim eintritt in das
3:14 prisma zum nothin gebrochen dabei geht erst mal allgemein je größer der einfallswinkel umso mehr wird der lichtstrahl auch gebrochen so wird der
3:23 lichtstrahl also im obersten baustein der sammel insa abgelenkt weiter zu unserem zweiten linsen splitter auch der ist ein prisma das aber von der seite
3:32 anders aussieht wenn wir uns das wie ein dreieck vorstellen dann hat es eine andere form als das erste dreieck der winkel in der spitze ist kleiner und es
3:43 ist deutlich höher der lichtstrahl der parallel zum oberen auf dieses dreieck feld hat bei der berechnung also einen anderen
3:51 einfallswinkel der lichtstrahl wird also weniger stark gebrochen und zwar beim eintritt in das glas als auch wieder beim austreten
3:59 wir haben uns also zwei stellen an der linse genauer angeschaut in dem wir uns die linse als splitter vorgestellt haben beim oberen element wo die linse stärker
4:09 gekrümmt ist wird das licht stärker gebrochen und somit stärker von seinem ursprünglichen weg abgelenkt beim zweiten baustein wo die linse weniger
4:18 stark gekrümmt ist wird ein lichtstrahl auch weniger stark gebrochen und weniger von seinem weg abgelenkt wir können also schon mal ganz mutig allgemein
4:27 formulieren in einem abschnitt vor die linse mehr gekrümmt ist wird das licht stärker gebrochen und abgelenkt als in einem
4:35 abschnitt in dem die laser weniger gekrümmt ist den dritten und mittleren baustein unserer linse können wir schnell abhaken
4:42 der lichtstrahl trifft genau senkrecht auf die glasoberfläche er läuft also parallel zum not und das beim einfallen in das glas prisma als
4:51 auch beim herauskommen hier findet keine brechung stadt die richtung des lichts ändert sich nicht bei den unteren beiden baustein in die
5:00 wir unsere sammeln linse zerlegt haben können wir einen trick anwenden unsere sammle ins ist nämlich symmetrisch geschickter weise haben wir
5:10 die sammel linse so zerteilt dass das obere und untere dreieck spiegelverkehrt sind das ist praktisch für den weg des lichts der somit auch gespiegelt an
5:21 unserem mittleren lichtstrahl verläuft das gleiche gilt auch für den zweiten und den vierten splitter unserer linse bei der sammel linse laufen die
5:30 lichtstrahlen aufeinander zu und treffen sich in einem punkt das ist kein zufall sondern passiert bei allen sammle insel die eine sphärische form haben was das
5:40 genau ist dazu kommen wir gleich übrigens was wir uns da zur krümmung überlegt haben hat auch eine auswirkung auf verschiedene sammeln linsen wir
5:49 stellen uns eine dicke also stark gekrümmte und eine dünne also weniger stark gekrümmte sammle insel vor wir können jetzt schon eine vorhersage
5:59 bezüglich des brennpunkts machen im vergleich zur dicken linse die stärker gekrümmt ist würden die gleichen lichtstrahlen wenn sie auf die dünne und
6:07 weniger stark gekrümmte linse fallen der weniger stark gebrochen werden und würden auch so weniger stark von ihrem weg abgelenkt der punkt an dem sie sich
6:16 treffen liegt also deutlich weiter weg von der linsen ebene der brennpunkt groß entfernt sich also von der linse und die brennweite klein f wird größer also ich
6:29 muss mich jetzt erst noch mal sammeln und ich sorgt noch für ein bisschen mehr zerstreuung auch die streu linse können wir uns in verschiedene abschnitte
6:42 zerlegt vorstellen aber jetzt können wir das wissen wie das licht durch die einzelnen abschnitte düst von der sammel insel nutzen
6:48 schauen wir uns das unterste element der streu linse an das sieht ähnlich aus wie das oberste dreieck der sammel insel das zweite
6:56 elemente zersplitterten streu linse erinnert stark an das zweite element von oben der sammel insel also arbeiten wir uns jetzt bei der streu linse nicht von
7:05 oben nach unten durch sondern von unten nach oben dann können wir total analog zu den elementen der sammel insel vorgehen das unterste element lenkt den
7:14 lichtstrahl ziemlich stark ab sowie das dreieck steht kriegt der strahl nach unten ab wieder ein gleichzeitiges dreieck das aber spitzer und höher ist
7:21 als der untere baustein genau wie bei der sammel insel der parallele lichtstrahl wird also weniger abgelenkt als der der durch das untere
7:29 dreieck denn unten der lichtstrahl stärker abgelenkt wird und im zweiten baustein schwächer dann können sich diese beiden strahlen niemals treffen
7:37 abzogen mittleren element das kennen wir auch schon der lichtstrahl fällt im rechten winkel auf die oberfläche verläuft also genau durch das lot das
7:47 licht wird also nicht gebrochen und geht ohne abzuknicken geradeaus durch den lars baustein für die oberen beiden elemente der streu linse nutzen wir
7:55 wieder die symmetrie eigenschaften aus die lichtstrahlen verlaufen nämlich genau zum mittleren strahl gespiegelt durch diese spiegel symmetrie knicken
8:02 die oberen strahlen genauso nach rom ab wie die unteren strahlen nach unten abknicken und du siehst die strahlen treffen sich nie
8:09 das ist ja auch die eigenschaft der streu linse das licht wird also buchstäblich zerstreut einen blick durch die zauberkugel sieht gern schön colas
8:24 so eine kugel oder ein runder körper nennt man in der mathematik auch sphäre das ist auch für unsere sammeln und streuen so wichtig diese linsen nennt
8:33 man nämlich auch sphärischen linsen das kommt daher dass mindestens eine seite der linse etwas mit der kugelform zu tun hat wir haben hier zwei kreise
8:42 kreise sind übrigens ein querschnitt einer kugel wenn sich diese zwei kreise immer weiter annähern und später überlappen dann entsteht in der mitte
8:51 zwischen ihn die konvexe form der sammel insel schaut man sich die same linse so an mit ihrer werbung dann sieht sie so aus als
8:58 hätte man sie aus der oberfläche einer glaskugel herausgeschnitten anders ist das bei unserer streu linse diese typische form entsteht wenn man
9:06 den zwischenraum zwischen zwei kreisen markiert die einen geringen abstand zueinander haben das kannst du dir vorstellen als würde
9:13 man aus einem glaswürfel zwei kugel herausschneiden es gibt aber nicht nur einzelne linsen die den weg des lichts ändern können
9:26 sondern man kann auch verschiedene linsen miteinander kombinieren in diesem objektiv oder auch in dieser kamera sind mehrere linsen verbaut oder
9:37 ein teleskop auch hier sind verschiedene linsen verbaut die in kombination uns ermöglichen in die unendlichen weiten des alls zu schauen
9:48 tino hat bist du jetzt schon ein brennpunkt angekommen ja billig und fällst du auch genau so zerstreut bist dann hast deine frage in die kommentare
9:56 die nehmen wir dann noch mal gründlich unter die lupe für den nächsten test gibt es jetzt noch ein total rundes ding nämlich einen spickzettel
10:08 [Musik]