Eine Reise in die Welt des Lichts - Photonik Forschung Deutschland

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WAS IST LICHT?
Auf den Punkt gebracht
Jeder Wassertropfen im Sonnenlicht bringt es an den Tag. Es sieht aus, als ob jemand den Lichtstrahl
knicken würde. Es passiert, wenn Licht in ein anderes Medium übertritt, etwa von Luft in Wasser. Das
Phänomen heißt Lichtbrechung. Es beruht darauf, dass Licht sich in verschiedenen Medien unterschiedlich
schnell bewegt. Dadurch wird die Lichtwelle an der Grenzfläche der beiden Medien abgebremst.
Bei schrägem Einfall ändert sich daher die Richtung sprunghaft. Der Lichtstrahl verhält sich
dabei ähnlich wie eine Planierraupe, die auf der einen Seite auf tiefen Sand stößt und auf der anderen
Seite weiter über die Straße fährt: Da sie auf dem Asphalt schneller fahren kann, wird sie von
der Straße abgelenkt.
Immer an der Grenzfläche zweier Medien verändert sich die Geschwindigkeit des Lichtstrahls. Im
Falle einer Linse wird das Licht also zweimal gebrochen: beim Eintritt und beim Austritt. Die Form
der Linse bestimmt dann, ob
das Licht auf einen Punkt
gelenkt oder zerstreut wird.
Allein mit dem einfachen
Planierraupen-Modell lässt
sich dies verstehen: Bei der
abgebildeten Linsenform
laufen die parallel einfallenden
Lichtstrahlen hinter der
Linse in einem Punkt zusammen.
Dies ist der Brennpunkt
oder Fokus (Grafik:
VDI-Technologiezentrum).
Die flache Linse: Lichtbrechung geschieht
nur an der Grenzschicht zweier
Medien. Würde man eine gewöhnliche
Linse aushöhlen, also nur die
Randbereiche benutzen und auf eine
Ebene bringen, wie in der Grafik dargestellt,
so entsteht eine so genannte
Fresnel-Linse. Die Lichtwege von
Linse und Fresnel-Linse sind fast
identisch. Die Anwendungsfelder dieser
Ringstrukturen sind groß: Im kleinen
Maßstab sind sie in Sensoranlagen,
im mittleren in Overheadprojektoren
und im ganz großen z.B. in den
Lichtkuppeln von Leuchttürmen zu
finden (Foto, Grafiken: VDI-Technologiezentrum).
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