Sammellinsen — Physik, 14–17 Jahre
Eine Sammellinse lenkt parallele Lichtstrahlen aufeinander zu. Brennweite und Gegenstandsweite bestimmen, wo das Bild entsteht und ob es größer, kleiner, aufrecht oder umgekehrt ist.
Strahlen zusammenführen
Eine Sammellinse ist in der Mitte dicker als an den Rändern. Die Brechung an ihren beiden gekrümmten Flächen lenkt parallele Strahlen in einen gemeinsamen Bereich, den Brennpunkt. Der Abstand von der Linse zu diesem Punkt heißt Brennweite und zeigt, wie stark die Linse Licht ablenkt.
Warum das Bild vorhersagen?
Ein optisches Gerät ist nur nützlich, wenn sein Bild am richtigen Ort und in der richtigen Größe entsteht. Frühe Linsenbauer brauchten mehr als bloßes Ausprobieren, um Brillen, Fernrohre und Kameras zu bauen. Linsengleichungen machen aus Form und Abständen eine Vorhersage über das Bild.
Die Bildweite berechnen
Eine Sammellinse hat die Brennweite f = 10 cm, ein Gegenstand steht 30 cm entfernt, also u = 30 cm. Verwende 1/f = 1/u + 1/v: 1/10 = 1/30 + 1/v. Damit ist 1/v = 1/10 − 1/30 = 1/15 und v = 15 cm. Das Bild ist reell und umgekehrt, die Vergrößerung beträgt 15/30 = 0,5.
Die Falle bei der Bildrichtung
Man nimmt leicht an, dass eine Linse immer ein aufrechtes, vergrößertes Bild erzeugt, weil das bei einer Lupe möglich ist. Tatsächlich entstehen bei einer Sammellinse je nach Gegenstandsweite verschiedene Bilder. Jenseits des Brennpunkts kann sie ein reelles, umgekehrtes Bild bilden; innerhalb der Brennweite ein virtuelles, aufrechtes und vergrößertes.
Linsen in unserer Umgebung
Ein Kameraobjektiv erzeugt ein reelles Bild auf einem Sensor, wo Elektronik oder Software es aufnimmt. Ein Projektor nutzt eine Linse, um ein kleines helles Bild groß auf einer Leinwand erscheinen zu lassen. Brillen verwenden passende Linsen, damit das Bild auf der Netzhaut entsteht; die Physik bleibt trotz anderer Zwecke gleich.
Weiter erkunden
Andere Sprachen
MyLeoNes™ wird geladen…