Geometrische Optik
Material zur Einheit Optik in der 2. Klasse. Kantonsschule Rychenberg, Winterthur
Table of Contents
- Reflexion
- Reflexion am Spiegel: Virtuelles Bild
- Reflexion und Fermatsches Prinzip
- Ablenkung des Lichtstrahls beim Drehspiegel
- Parabolspiegel und sphärischer Spiegel
- Punktförmige Lichtquelle und Hohlspiegel
- Hohlspiegel konzentrieren Licht
- Reflexion am Hohlspiegel
- Bildentstehung beim Hohlspiegel
- Bildenstehung beim Wölbespiegel
- Warum verkleinert der Wölbespiegel?
- Brechung
- Brechung von Licht
- Linsen
- Bildentstehung mit der Sammellinse
- Erkundung: Die Sammellinse (edt. 01/2020)
- Abbildung mit einer Sammellinse
- Sehwinkel und Lupe
- Praktikum - Optik
- Abbildung mit einer Sammellinse
- Kepler-Fernrohr
- Umlenkung am «Regentropfen»
- Der Regenbogen: Brechung und Totalreflexion
Reflexion am Spiegel: Virtuelles Bild
Spiegelbild einer Kerze
Am Spiegel gilt Einfallswinkel = Ausfallswinkel. Damit lassen sich jedoch die Randstrahlen des Lichtbündels, das ins Auge des Betrachters fällt, nur schwer konstruieren. (Man müsste sehr viele Strahlen «ausprobieren», um die richtigen Randstrahlen zu finden.
Einfache Konstruktion der Lichtstrahlen beim Spiegelbild
Untersuche die Simulation. Sie zeigt die Randstrahlen, die von einer Kerze aus nach Reflexion am Spiegel ins Auge fallen. [br][br]Wie könntest du diese Randstrahlen einfacher konstruieren?[br][i](Falls du nicht weiter kommst: Nutze die Tipps)[/i]
Brechung von Licht
Bildentstehung mit der Sammellinse
Wiederholung: Sammellinse und der Brennpunkt
Vom Punkt Q aus fällt ein Lichtstrahl [b]parallel zur optischen Achse[/b] auf eine Sammellinse. Verfolge den Strahlengang nach, indem du den Schieberegler benutzt.[br]
Bemerkung:
Der Lichtstrahl, der auf der Gegenstandsseite parallel zu optischen Achse verläuft, nennt man [b]Parallelstrahl[/b].
Vervollständige:
Alle Parallelstrahlen laufen nach der Linse...
Der Brennstrahl
Du kannst mit Hilfe des Schiebreglers noch einen weiteren Strahl konstruieren. Dieser verläuft zuerst durch den Brennpunkt, bevor er auf die Linse fällt. Deshalb nennt man ihn [b]Brennstrahl.[br][br][/b]Du kannst verschiedene Strahlengänge durch Bewegen der Quelle Q und des bildseitigen Brennpunkts [math]F_b[/math] untersuchen.
Bemerkung
Die Strahlen wurden so konstruiert, als ob sie an der Symmetrieachse der Linse gebrochen würden. Natürlich gibt es eigentlich eine Brechung an den [b]beiden[/b] Grenzflächen.[br][br]Als [b]Vereinfachung[/b] (dies ist eine Näherung) [b]zeichnen wird die Lichtstrahlen aber so ein, als ob sie nur einmal (an der Symmetrieachse der Linse) gebrochen werden.[/b]
Begründe:
Warum verläuft der Brennstrahl nach der Brechung an der Linse parallel zur optischen Achse?
Bildentstehung bei der Sammellinse
Das nächste Applet zeigt nun, wie ein Bild einer Kerze entsteht. Beim Konstruieren werden meist nur drei Lichstrahlen verwendet:[br][br][list=1][*]Der [b]Parallelstrahl[/b][/*][*]Der [b]Brennstrahl[/b][/*][*]Der [b]Mittelpunktstrahl[/b][/*][/list]Der Mittelpunktstrahl wird [i]näherungsweise[/i] so gezeichnet, als ob er gerade durch die Linse läuft. (In Wirklichkeit wird er durch die Brechung an den zwei Grenzflächen leicht parallel versetzt)[br][br]Die Bildpunkte --- hier von der Kerzenflamme bzw. der Unterseite der Kerze --- entstehen dort, wo sich diese drei Strahlen schneiden.
Untersuche mit dem Applet und kreuze anschliessend die richtigen Antworten an.