Lupe

Die Lupe 🔍 ist eine einfache Sammellinse. Der betrachtete Gegenstand wird nahe an die Lupe gehalten (näher als der Brennpunkt), d.h. die Gegenstandsweite \(g\) ist kleiner als die Brennweite \( f\):

\[ g < f \]

Wir erhalten dann ein vergrössertes, aufrechtes, virtuelles Bild. Bei grösseren Gegenstandsweiten verlieren wir den Lupeneffekt und erhalten ein reelles, umgekehrtes Bild.

Wir können das virtuelle Bild mit Hilfe von zwei Strahlen konstruieren. In der nachfolgenden Grafik werden der Parallelstrahl und der Scheitelpunktstrahl dazu verwendet. Der Parallelstrahl wird durch die Sammellinse zu einem Brennpunktstrahl. Der Scheitelpunktstrahl passiert die Linse in der Mitte ohne gebrochen zu werden.

Wir erhalten dadurch zwei Strahlen, die zwar zum Beobachter gehen, jedoch auseinander laufen, d.h. sie können keinen reellen Bildpunkt erzeugen, weil sie sich nicht schneiden werden

Ein Betrachter wird annehmen, dass die beiden Strahlen gerade verlaufen. Die beiden gestrichelten Verlängerungen der Lichtstrahlen treffen sich vor der Linse in einem virtuellen Bildpunkt, der die Flammenspitze ausmacht. Das Bild ist virtuell, da die beiden Lichtstrahlen im Bildpunkt nicht physisch vorkommen. Der Betrachter meint nur, sie kämen aus diesem gemeinsamen Punkt. Tatsächlich entstammen sie aber von der echten Flammenspitze, die aber weiter unten und näher zur Linse sich befindet.

Ist der Gegenstand weiter als die Brennweite \(g > f \) verlieren wir den Lupeneffekt und erhalten ein umgekehrtes reelles Bild.

Wenn wir durch eine Lupe schauen, aber die weit entfernte Landschaft uns ansehen, so ist sie tatsächlich auf dem Kopf. 🙃

Das Prinzip der Lupe ist auch optischen Geräten realisiert, wie in Mikroskopen und Teleskopen. Diese enthalten ein sog. Okular, welches den Lupeneffekt ausnutzt: Das Objektiv des Mikroskops oder Teleskops produziert ein reelles Zwischenbild im Objektiv. Dieses Zwischenbild wird betrachtet, wie ein Gegenstand und zwar durch die Lupe des Okulars, so dass ein vergrössertes Bild entsteht.