Linsen in der Optik
Hannah Bartels
https://www.youtube.com/watch?v=uLE6xaKu13M

Transkript (automatisch erstellt)

0:06 [Musik] Wenn ihr das Wort Linsen hört, denkt ihr bestimmt zuerst an ein leckeres Gericht.
0:16 Dass damit aber auch ein Objekt, das Licht bricht gemeint sein kann, wisst ihr sicherlich auch. Und da unser Überthema ja Optik ist, befassen wir uns
0:24 jetzt nicht mit Essen, schade, sondern mit dem gleichnamigen, sehr wichtigen Element zur Lichtbrechung, der Linse. Zuerst etwas Allgemeines zur Linse. Die
0:34 Linse an sich ist ein klarer Körper, der entweder konvex oder konkave ist, also nach außen oder nach innen gekrümmt. Die Konvexlinse bricht das Licht nach
0:45 innen, sammelt es also in einem Punkt. Dieser wird auch Brennpunkt genannt und mit F bezeichnet. Deshalb nennt man sie auch Sammellinse. Übrigens ist der
0:55 Lichtgeweg umkehrbar, also können Strahlen auch von einem Brennpunkt weg durch die Linse gebrochen werden. Logisch.
1:02 Die Konkavlinse, auch Zerstreuungslinse genannt, zerstreut das Licht nach außen hinweg. Wenn man die zerstreuten Strahlen gedanklich nach hinten
1:10 verlängert, treffen sie sich in einem Punkt, dem Brennpunkt. Auch hier ist der Lichtweg umkehrbar. Die Pfallspitzen können auch in die andere Richtung
1:18 zeigen. Um sich zu merken, welche Linse welche ist, gibt es einen Merkspruch. Ist der Bauch Konkav, war das Mädchen brav. Ist
1:27 der Bauch konvex, hat er das Mädchen sech. Wenn sie nicht schwanger ist, ist der Bauch flach, also Konkav. Und wenn sie schwanger ist, dann ist er gewon.
1:38 Beschäftigen wir uns nun mit dem Zeichnen von Strahlengängen durch eine Linse. Als Beispiel nutzen wir eine Konvexlinse. Doch zunächst müssen wir
1:46 dazu ein paar grundlegende Dinge einführen. Wir erinnern uns, dass die Linse einen Brennpunkt besitzt. Jetzt ist es wichtig zu wissen, dass sie auch
1:54 noch einen zweiten Brennpunkt hat. Logisch, denn das Licht kann ja auch von der anderen Seite kommen. Durch diese Brennpunkte verläuft die optische Ebene.
2:03 Dann gibt es noch eine zweite Ebene, die Mittelebene. Sie verläuft orthogonal zur optischen Ebene mitten durch die Linse hindurch. Den Schnittpunkt der beiden
2:12 Ebenen nennt man Mittelpunkt, den man mit M bezeichnet. Bevor wir jetzt ein Bild darstellen, zeichnen wir um die Linse herum alle
2:20 relevanten Dinge ein. Jetzt können wir unterscheiden. Einmal haben wir die linke Seite, auf der das Objekt steht, dies wir abbilden wollen.
2:29 Diese Seite nennt man Gegenstandseite G. Die rechte Seite, auf der unser Bild dann entsteht, nennt man Bildseite B. Nehmen wir nun einen Gegenstand. Wir
2:41 stellen den Gegenstand ein wenig hinter dem Brennpunkt. Den Abstand vom Gegenstand zur Mittelebene nennt man Klein G. Den Abstand vom Brennpunkt zur
2:50 Mittelebene Klein f. Um das Bild darzustellen, müssen wir nun einige Strahlen einzeichnen. Ausgehend von der Spitze des Gegenstandes.
3:00 Auf die Mittelebene trifft zunächst ein paralleler Strahl zur optischen Ebene. Parallelstrahl genannt. Wenn so ein Parallelstrahl auf die Linse trifft,
3:09 wird er zum Brennpunkt hingebrochen. Ebenso relevant ist der Brennstrahl. Er verläuft schon vor der Insel durch den Brennpunkt. Wird er gebrochen,
3:18 verläuft er parallel zur optischen Ebene. Als letztes gibt es noch den Mittelpunktstrahl. Er verläuft, wie es der Name schon sagt,
3:26 durch den Mittelpunkt. Die drei Strahlen treffen sich auf der Bildseite dann in einem Punkt. Die Spitze des entstandenen Bildes. Den Abstand von dem Bild zur
3:36 Mittelebene nennt man klein B. Nun sieht man, dass der Gegenstand auf der Bildse beinahe etwas größer abgebildet ist. Im allgemeinen hängt die
3:47 Größe des Bildes aber davon ab, wo der Gegenstand steht und wie groß die Brechkraft der Linse ist. Um zu wissen, wann ein abgebildeter Gegenstand größer
3:56 oder kleiner wird, kann man sich anhand der doppelten Brennweite 2F merken. Wenn der Gegenstand vor 2F steht, wird die Abbildung größer. Genau auf 2F ist sie
4:07 gleich groß. Also beinahe wie in unserem vorherigen Beispiel. Ist er hinter 2F wird die Abbildung kleiner.
4:18 Dasselbe machen wir jetzt mit der Konkaflinse. Wir stellen einen Gegenstand wieder ein wenig hinter den Brennpunkt. Von der Spitze aus zeichnen
4:26 wir nun den Parallelstrahl wieder bis zur Linse. Der Brennstrahl verleucht durch den Brennpunkt und schneidet den Parallelstrahl an der Mittelachse.
4:34 Der Mittelpunktstrahl verläuft wie vorhin durch den Mittelpunkt. Dort, wo der Mittelpunktstrahl den Brennstrahl schneidet, ist nun die Spitze unseres
4:42 entstandenen Bildes. Das Bild kann man allerdings nicht wirklich sehen, es ist nur ein virtuelles Bild. So, beschäftigen wir uns nun noch mit
4:51 ein paar Rechnungen. Eine wichtige Rechnung ist die Abbildungsgleichung, mit der man den Maßstab berechnen kann. Sie lautet V = B g. Dabei entspricht B
5:02 der Größe des Bildes und G der Größe des Gegenstandes. Ist das Bild 1 cm hoch und der Gegenstand 4, dann ist das Bild ein
5:10 viertel mal kleiner. Des weiteren gibt es auch eine Linsengleichung. Diese ist für beide Linsentypen gültig. Sie lautet 1 dur f =
5:20 1 dur b + 1 dur g. Durch richtiges Umformen und Einsetzen von gegebenen Werten kann man jetzt alle erdenklichen Werte herausfinden.
5:29 Bei der Konkaflinsengleichung gibt es aber etwas zu beachten. Man muss für F und für B negative Werte einsetzen, da diese nicht auf der Bildseite, sondern
5:38 auf der Gegenstandseite liegen. Die dritte Formel besagt, dass das Verhältnis zwischen groß G und groß b= dem von klein G und klein b. Auch hier
5:50 könnt ihr wieder umformen und einsetzen, um verschiedene Werte zu errechnen. Sicherlich habt ihr auch schon von Dioptrien gehört. Man kann sagen, dass
5:59 Dioptrie einfach ein anderes Wort für Brechkraft ist. Die Brechkraft einer Linse wird mit D bezeichnet und wird anhand der Brennweite bestimmt. Je höher
6:08 die Prchkraft, also die Dioptrien einer Linse ist, desto kleiner wird der Abstand des Brennpunktes zur Mittelachse. Um die Dioptrien
6:16 auszurechnen, muss man einfach nur eins durch die Brennweite rechnen. Die Formel lautet also d = 1 dur f. Durch korrektes Umfahren kann man nun die Brechkraft
6:27 anhand der Brennweite oder umgekehrt ausrechnen. Wichtig ist nur, dass die Brennweite immer in Metern angegeben wird.
6:35 So, wir denken, das war genug für heute. Bis zum nächsten Video der Glühbirnen. [Musik]