Geometrische Optik

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HTI Biel - Mikrotechnik Geometrische Optik - 18 / 27 3.5.5. Abbildung eines "grossen" Gegenstandes Die Bildpunkte eines grossen Gegenstandes werden mit paraxialen Strahlen zur Hauptachse H und je nach Bedarf (wenn cos � � 1) zu verschiedenen Nebenachsen N konstruiert. 3.6. Linsen Unter einer Linse versteht man einen durchsichtigen Körper, der durch zwei Kugelflächen begrenzt ist. Im Extremfall kann die eine Begrenzungsfläche auch eine Ebene sein. Die Lichtstrahlen mit kleinen Divergenz- oder Konvergenzwinkeln durchqueren die Linse und werden dabei zweimal gebrochen. Allgemeine Form des Linsenkörpers: 3.6.1. Linsenformen Z 1, Z 2: Kugelzentren r 1, r 2: Kugelradien S 1, S 2: Kugelscheitel H: Hauptachse M: Optisches Zentrum L: Lichtstrahl n: Brechindex der Linse Je nach der Position der Kugelzentren und der relativen Grösse von r 1 und r 2 unterscheidet man: � Sammellinse (Konvexlinse): Diese Linsen sind in der Mitte dicker als an den Randzonen � Zerstreuungslinse (Konkavlinse): Diese Linsen sind in der Mitte dünner als an den Randzonen © C. Meier / L. Müller, Dozenten für Physik BFH / HTI Biel [V 3.0]
HTI Biel - Mikrotechnik Geometrische Optik - 19 / 27 Linsen mit dem Abstand S1S 2viel kleiner als die Kugelradien r iwerden als dünne Linsen bezeichnet. Bei optischen Betrachtungen mit dünnen Linsen werden die Punkte S 1, S 2 und M zu einem Punkt zusammengefasst. Die Linsendicke wird dabei vernachlässigt. 3.6.2. Dünne Linsen 3.6.2.1. Linsengleichung Die Linsengleichung kann aus der Doppelbrechung an Kugelflächen (I,II) hergeleitet werden. Dabei werden nur achsparallele Strahlen berücksichtigt und die Linsendicke vernachlässigt. Die Abbildungsgleichung erfolgt aus der Brechung an den Kugelflächen I und II unter Berücksichtigung der Vorzeichen: (I):___________________________________________________1) (II):__________________________________________________2) 1+2):_______________________________________________________________ a: Gegenstandsabstand [m] b: Bildabstand [m] n i: Brechindex der Körper ausserhalb der Linse [-] n L: Brechindex des Linsenkörpers [-] r , r : Kugelradien [m] 1 2 Beschränken wir uns auf den einfacheren Fall, wo die Linse beidseitig mit nur einem Körper umgeben ist (Brechindex: n), so gilt für die Abbildungsgleichung bei einer dünnen Linse: _____________________________________________________ 3.6.2.2. Brennpunkt und Brennweite n: Brechi. ausserhalb der Linse [-] An jeder Linse können zwei Brennpunkte (F 1, F 2) definiert werden. Der bildseitige Brennpunkt F 1 liegt auf der Höhe des Gegenstandes, wenn das Bild im Unendlichen (b = �) liegt. Der objektseitige Brennpunkt F 2 liegt auf der Höhe des Bildes, wenn der Gegenstand im Unendlichen (a = �) liegt. Der Abstand vom optischen Zentrum zum Brennpunkt wird als Brennweite f bezeichnet. © C. Meier / L. Müller, Dozenten für Physik BFH / HTI Biel [V 3.0]
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