Brechung & Linsen

Bei der Weitsichtigkeit und auch Altersweitsichtigkeit treffen die Strahlen zu früh auf die Netzhaut. Der scharfe Bildpunkt wäre erst weiter hinten.

Die Totalreflexion ist ein typisches Wellenphänomen, das v.a. bei Licht ausgenutzt wird. Mit ihrer Hilfe kann ein Lichstrahl z.B. in einer Glasfaser eingeschlossen werden, wo er an der Fasergrenze stets zurück in die Faser reflektiert wird.

Ein Teleskop ist die Kombination von zwei Sammellinsen oder einer Sammellinse und einem Konkavspiegel, so dass sehr weit entfernte Objekte vergrössert werden können.

Eine Streulinse streut die Strahlen so, dass ein verkleinertes, aufrechtes virtuelles Bild entsteht.

Die Sammellinse sammelt Strahlen und bringt sie näher zusammen. Einfallende parallele Strahlen verlaufen durch den Brennpunkt der Sammellinse.

Ein Mikroskop besteht im Wesentlichen aus zwei Sammellinsen, die es erlauben, ein sehr nahes und kleines Objekt stark zu vergrössern.

Die Lupe ist eine Sammellinse, die näher an ein Objekt gehalten wird, als deren Brennweite. Dadurch entsteht ein aufrechtes, vergrössertes virtuelles Bild.

Linsen sind runde Scheiben aus einem transparenten Material, deren Oberfläche(n) gekrümmt sind, so dass die Lichtstrahlen mit Hilfe der Brechung geeignet umgelenkt, d.h. gesammelt oder gestreut, werden.

Bei der Kurzsichtigkeit treffen sich die Strahlen in einen reellen Bildpunkt, jedoch vor der Netzhaut, d.h. auf der Netzhaut etwas weiter hinten, entsteht ein unscharfer Fleck.

Die Fresnel-Linse ist eine abgestufte Linse, die es erlaubt, sehr flache Linsen zu schaffen, v.a. wenn sie einen grossen Durchmesser haben müssen.

Wellen füllen typischerweise den Raum aus. Gemäss dem Prinzip von Fermat löschen sich jedoch alle Wellen gegenseitig aus, wenn sie nicht einen extremalen Pfad ablegen. So bleibt meist nur die Welle übrig, die z.B. den schnellsten Pfad absolviert.

Der Brechungsindex bestimmt, wie stark das Licht mit dem Material interagiert und damit, um welchen Faktor das Licht im betreffenden Material langsamer ist, als im Vakuum.

Tritt ein Lichtstrahl von einem Material in ein anderes Material über, ändert sich seine Wellengeschwindigkeit, so dass sich nach dem Fermat’schen Pinzip der Winkel zur Grenzfläche ändert.

Das menschliche Auge ist eine kleine kugelförmige Dunkelkammer mit der Pupille als Öffnung. Die Lichtstrahlen werden in der Augenlinse gebrochen, so dass auf der hinteren Innenseite des Auges, auf der Netzhaut, ein scharfes Bild entsteht.