Geometrische Optik

HTI Biel - Mikrotechnik Geometrische Optik - 6 / 27
1.4. Optische Weglänge
Gegeben sind die zwei Punkte P und Q im homogenen Medium mit dem
Brechindex n. Die aufgewendete Zeit des Lichtes um von P zu Q zu gelangen
misst:
�___________________________________________________________
1.5. Fermatsches Prinzip
n: Brechindex [-]
L: Geometrische Weglänge zwischen P und Q
Das Licht breitet sich zwischen zwei Punkten (P-Q) auf dem Weg mit
der kleinsten Laufzeit aus. In Wirklichkeit zählt nicht der geometrische
Weg, sondern der optische Weg. Somit gilt: Ein Lichtstrahl folgt demjenigen
Weg, der dem kürzesten optischen Weg entspricht.
1.6. Umkehrprinzip des Lichtes
Der Weg, der das Licht beschreitet um von P zu Q zu gelangen ist derselbe
Weg, den ein Lichtstrahl benutzt um von Q zu B zu gelangen. In
der geometrischen Optik hat das Vorzeichen des Richtungspfeils nur
selten eine Bedeutung.
1.7. Optische Abbildung
1.7.1. Lochkamera
Die Eigenschaften der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes ist bei der
Lochkamera sichtbar. Sie ist mit einer kleinen Öffnung S versehen, wo
die Lichtstrahlen von den verschiedenen Punkten des Gegenstandes (A)
durchtreten und auf der Rückwand E auftreffen (A'). So erhält man ein
grobes Bild von einem Gegenstand der genügend leuchtet oder genügend
beleuchtet wird. Nur einen Teil des Lichtbündels ausgehend von
den verschiedenen Punkten des Gegenstandes tritt durch die Öffnung S und formt eine sichtbare Spur
(Bild) auf der Rückwand E. Wie aus der Strahlengeometrie ersichtlich ist, sind die Bildpunkte grösser als
S und überdecken sich gegenseitig. Je kleiner S gewählt wird, desto kleiner werden die Bildpunkte. Die
Öffnung S kann aber nicht beliebig verkleinert werden, weil gleichzeitig die Lichtstärke auf der Rückwand
abnimmt und das Problem der Diffraktion auftritt. Für gute und lichtstarke Abbildungen sind aber
Linsen oder ganze "optische Systeme" erforderlich.
© C. Meier / L. Müller, Dozenten für Physik BFH / HTI Biel [V 3.0]