Annahmen der geometrischen Optik
- Licht besteht aus geradlinig verlaufenden Strahlen
- keine gegenseitige Beeinflussung von Lichtstrahlen
- Licht wird von Materie gebremst/absorbiert
Reflexion
Grenzschicht wird nicht durchbrochen, Einfallswinkel = Ausfallswinkel
ebener Spiegel
vom Spiegel reflektierte Strahlen gelangen in menschliches Auge
-> Entstehung eines virtuellen Bildes (Gegenstand und Bildpunkt liegen außeinander)
Konkavspiegel
- Gegenstand weiter als 2f von Linse entfernt: Bild ist umgekehrt, verkleinert, reell
- Gegenstand liegt innerhalb von f: Bild ist aufrecht, vergrößert und virtuell
Linsengleichung
1/f = 1/g + 1/b (cm)
Snelliussches Brechungsgesetz
n1 x sin(a) = n2 x sin(ß)
Brechung
- Strahl verläuft vom optisch dünneren zum optisch dichteren Medium: Brechung zum Lot hin
- Strahl verläuft vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium: Brechung vom Lot weg (Ausnahme: Totalreflexion bei Ausfallswinkel > 90 °)
Konvexspiegel
aufrechtes, verkleinertes und virtuelles Bild
Möglichkeiten der Bildkonstruktion bei der Konvexlinse
- verkleinert: g >2f, f < b< 2f
- Bildgröße=Gegenstandsgröße: g=2f, b=2f
- vergrößert: f < g < 2f, b > 2f
Konkavlinse
aufrechtes, verkleinertes und virtuelles Bild
Farben
- rot: λ = 700nm
- blau: λ = 400nm
chromatische Aberration
Abbildungsfehler von Sammellinsen, der dadurch entsteht, dass Licht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich stark gebrochen wird
Absorption
Aufnahme einer elekromagnetischen Welle in einen Stoff
- > trifft Licht auf optisch dichten Gegenstand: Moleküle auf Oberfläche werden in angeregten Zustand versetzt
- > Abstrahlung von Licht in bestimmter Frequenz
- > Umwandlung nicht-reflektierbarer Wellen in Wärme
Optik im menschlichen Auge
Hornhaut + Linse = Sammellinse
-> Umwandlung des Lichts in elektrische Nervensignale an der Netzhaut
Fernakkommodation
entspannte Ziliarmuskeln führen zu flacher Linse mit wenig Brechkraft
Nahakkommodation
kontrahierte Ziliarmuskeln führen zu breiter Linse mit hoher Brechkraft
Kurzsichtigkeit
- Augapfel zu lange -> zu hohe Brechkraft
- Korrektur: Konkavlinse
Weitsichtigkeit
- Augapfel zu kurz -> zu schwache Brechkraft
- Korrektur: Konvexlinse
Astigmatismus
- ungleichmäßige Krümmung der Hornhaut -> Punkt wird als Stab erkannt
- Korrektur: Zylinderlinse
sphärische Aberration
- Lichtstrahlen am Rand der Linse werden stärker gebrochen -> näher liegender Brennpunkt
- Korrektur: asymmetrische Linse
