Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 111
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Mit Hilfe der Reflexion und Brechung können Gegenstände abgebildet werden. Zur Konstruktion solcher
Abbildungen werden die vom Gegenstand ausgehenden Lichtstrahlen verwendet. Voraussetzung hierfür ist,
dass sowohl Gegenstände als auch abbildende Systeme so groß sind, dass Effekte der Beugung vernach-
lässigt werden können. Beugungen können dann nicht mehr vernachlässigt werden, wenn die Wellenlänge
des Lichtes in der Größenordnung der geometrischen Abmessungen der Gegenstände liegen.
6.3.1 Ebener Spiegel
Gegeben sei ein Spiegel und ein Gegenstand, der durch den Spiegel abgebildet wird.
Gegenstand P
Bild P'
Gegenstand
Abbildungen in einem ebenen Spiegel
Auge
Spiegel
virtuelles
Bild
Die von P ausgehenden Strahlen werden im
Spiegel reflektiert. Die Verlängerungen der reflek-
tierten Strahlen treffen sich auf der Rückseite des
Spiegels im Punkt P'. Das Auge sieht das Bild
des Punktes P. Das Bild ist ein virtuelles Bild.
Virtuell bedeutet, dass keine wirklichen Licht-
strahlen vom Bild ausgehen. Der Beobachter
kann ferner nicht unterscheiden, ob das Bild
durch den Spiegel erzeugt wird oder ob sich das
Bild tatsächlich an der Stelle P' befindet.
Die Abbildung eines ausgedehnten Gegenstandes liefert stets ein gleich großes virtuelles Bild. Zur Kon-
struktion werden meist Strahlen verwendet, die eine einfache Abbildungseigenschaft haben, z.B. Strahlen,
die in sich selbst reflektiert werden oder die die Mittelsenkrechte schneiden.
Durch den Spiegeleffekt werden die Seiten rechts und links nicht vertauscht sondern nur die Komponente,
die in Richtung des Spiegels zeigt. auf diese Weise erscheint das Spiegelbild seitenverkehrt. Aus einem
rechtshändigen Koordinatensystem wird ein linkshändiges.
6.3.2 Gekrümmte Spiegel
x
Wenn die spiegelnde Fläche nicht gerade ist, sondern die Form einer Kugelschale aufweist, wird diese Spie-
gelart Hohlspiegel genannt. Auch hier gelten die Gesetze der Reflexion. Betrachtet werden sollen zunächst
Strahlen, die parallel zur Mittelachse auf den Spiegel treffen.
y
z
Spiegel
Nur die z-Komponente wird vertauscht, die Richtungen
x und y bleiben bei der Abbildung erhalten!
Abbildungen in einem gekrümmten Spiegel
M
Strahlen, die weit von der Mittelachse entfernt sind,
verlaufen nicht durch den Brennpunkt.
Z
ε
Achsennahe Strahlen (Praaxialstrahlen)
verlaufen (näherungsweise) durch den Brennpunkt.
r
F
ε
ε
f
x
z
y
A
S
Strahlen, die nah an der Mittelachse verlaufen,
werden in einem Punkt abgebildet. Dieser
Punkt wird Brennpunkt bezeichnet. Je weiter
die Strahlen von der Mittelachse entfernt sind,
desto weiter ist ihr Schnittpunkt mit der Mit-
telachse vom Brennpunkt entfernt.
Brennpunkt:
Zur Berechnung des Brennpunktes seien im
folgenden nur achsnahe Strahlen betrachtet.