Einige Fragen aus der Optik?
Das sind Verständnisfragen, da wir bald eine Klausur schreiben
Der Lehrer meinte so wie wir die optische Linse kennengelernt haben hat sie Fehler und es passieren Effekte in der Linse. Darum meinte er sie sei unendlich dünn in diesem Bild
https://images.app.goo.gl/nyaDMsxEbnDMkGQP8
Wenn ein Strahl durch den Mittelpunkt geht, wird er nicht gebrochen. Aber er wird doch trotzdem am Prisma an beiden Seiten gebrochen, oder verstehe ich das falsch?
wieso ist der Punkt in der Linse auf dem Kopf und kleiner als das Original?
Was passiert wenn ich den die Brennweite überschreite?
2 Antworten
Wenn ein Strahl durch den Mittelpunkt geht, wird er nicht gebrochen. Aber er wird doch trotzdem am Prisma an beiden Seiten gebrochen, oder verstehe ich das falsch?
Das verstehst Du schon richtig. Aber weil es kompliziert ist, dies genau zu berechnen, vereinfacht man sich zuerst mal die Denkarbeit, indem man eben so tut, als ob die Linse ganz dünn wäre und es diesen Effekt nicht gäbe. Solange die Linse tatsächlich einigermaßen dünn ist, bekommt man auf diese Weise Lösungen, die annähernd die Wirklichkeit beschreiben. Wer professionell optische Geräte entwickelt, kann natürlich nicht so arbeiten, sondern muß genau rechnen.
wieso ist der Punkt in der Linse auf dem Kopf
Mach Dir mal eine Zeichnung, wie das Licht laufen müßte, damit das Bild des Pfeils *nicht* auf dem Kopf steht, und überleg' Dir, ob das so sein könnte.
und kleiner als das Original?
Das Bild kann kleiner, aber auch größer als der Gegenstand sein. Das hängt davon ab, wie man die Abstände zwischen Gegenstand, Linse und Bildschirm einstellt.
Schau Dir mal die Abbildungsgleichung an: B/G = b/g
https://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen/grundwissen/linsengleichungen
Was passiert wenn ich den die Brennweite überschreite?
Schau mal hier die Abbildungen an:
https://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen/grundwissen/bildeigenschaften-bei-abbildungen
So, nun will ich zu antworten versuchen. Kam leider nicht früher dazu.
ist es aber richtig, dass in diesem Bild dieser eine Strahl, der von der Kerze unten losgeht und dann nach dem MIttelpunkt parallel läuft die ganze Unterseite der Kerze erzeugt, also der Strahl ist quasi noch länger gezogen über den Boden der Kerze hinweg bei dem erzeugten Bild
Das Bild des unteren Endes der Kerze wird nicht von einem Strahl erzeugt, sondern von allen Strahlen, die von dort ausgehen und irgendwo durch die Linse gehen. Die Linse sorgt dafür, daß sie sich alle an einem Punkt wieder treffen, nämlich am betreffenden Bildpunkt des unteren Endes der Kerze.
Ob die dort sich treffenden Strahlen dann noch weiter laufen, hängt davon ab, ob man sie läßt. Stellt man in der Bildebene einen Bildschirm auf, dann endet dort ihr Weg. Die Zeichnung zeigt nur, daß auf einem Bildschirm, falls er dort in der Bildebene stünde, das Bild der Kerze sichtbar würde.
gibt es aber einen nachvollziehbaren Grund, warum der Gegenstand immer größer erscheint, je weiter ich rangehe an die Linsenebene?
Dazu müßten wir klären, als was Du in den Gleichungen auftauchst. Bist Du der Gegenstand? Oder meinst Du jetzt, daß Du durch eine Lupe schaust? Das ist dann ein ganz anderer Abbildungsvorgang, das virtuelle Bild. Siehe hier... https://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen/grundwissen/bildeigenschaften-bei-abbildungen ...in Abschnitt 4.
Und genau hierauf bezieht sich ja Deine anschließende Frage
Bei dem leifi-Bild [...] verstehe ich nicht, wieso der Strahl dann später nicht durch die Brennweite läuft und sich nicht mehr an die Gesetze hält. Wenn doch ein Strahl auf der einen Seite schräg einläuft, ist er auf der anderen parallel
Der eine der beiden Strahlen fällt achsenparallel in die Linse und läuft deshalb durch den Brennpunkt. Der andere Strahl ist der Mittelpunktsstrahl, er wird von der Linse (wenn es eine dünne Linse ist) überhaupt nicht abgelenkt.
Falls Du überlegst, wo die Strahlen sich nun wieder treffen, um einen Bildpunkt eines reellen Bildes zu erzeugen: Das tun sie nicht. Man kann hier mit keinem Bildschirm ein BildStrahlen zu kommen scheinen. Das ist der Ort, an dem die gestrichelten Linien sich schneiden: Der Bildpunkt des virtuellen Bildes am Kopf des vergrößert abgebideten Menschen. So funktioniert die Lupe.
Ich hoffe, das hilft Dir weiter!
Upps, ich habe den letzen Absatz meiner Antwort vermurtkt. Muß mich erst noch an die Tastatur meines neuen Rechners gewöhnen. Nochmal:
Falls Du überlegst, wo die Strahlen sich nun wieder treffen, um einen Bildpunkt eines reellen Bildes zu erzeugen: Das tun sie nicht. Man kann hier mit keinem Bildschirm ein Bild auffangen. Was man tun kann, ist etwas anderes: Mit dem Auge von rechts in die Linse schauen. Man sieht dann, woher die Strahlen zu kommen scheinen, nämlich von dem Ort, an dem die gestrichelten Linien sich schneiden: Der Bildpunkt des virtuellen Bildes, am Kopf des vergrößert abgebideten Menschen. So funktioniert die Lupe.
Das Bild des unteren Endes der Kerze wird nicht von einem Strahl erzeugt, sondern von allen Strahlen, die von dort ausgehen und irgendwo durch die Linse gehen. Die Linse sorgt dafür, daß sie sich alle an einem Punkt wieder treffen, nämlich am betreffenden Bildpunkt des unteren Endes der Kerze.
Ob die dort sich treffenden Strahlen dann noch weiter laufen, hängt davon ab, ob man sie läßt. Stellt man in der Bildebene einen Bildschirm auf, dann endet dort ihr Weg. Die Zeichnung zeigt nur, daß auf einem Bildschirm, falls er dort in der Bildebene stünde, das Bild der Kerze sichtbar würde.
Dann sollte ja theoretisch die Kerze gespiegelt sein UND auf dem Kopf stehen, oder?
Weil ein Strahl der durch den Mittelpunkt geht, kommt ja quasi auf der anderen Seite genau gegenüberliegend an?
Dazu müßten wir klären, als was Du in den Gleichungen auftauchst. Bist Du der Gegenstand? Oder meinst Du jetzt, daß Du durch eine Lupe schaust? Das ist dann ein ganz anderer Abbildungsvorgang, das virtuelle Bild. Siehe hier... https://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen/grundwissen/bildeigenschaften-bei-abbildungen ...in Abschnitt 4.
Nein nein ich meine ich bin der Gegenstand und ich gehe näher an F ran
Falls Du überlegst, wo die Strahlen sich nun wieder treffen, um einen Bildpunkt eines reellen Bildes zu erzeugen: Das tun sie nicht. Man kann hier mit keinem Bildschirm ein Bild auffangen. Was man tun kann, ist etwas anderes: Mit dem Auge von rechts in die Linse schauen. Man sieht dann, woher die Strahlen zu kommen scheinen, nämlich von dem Ort, an dem die gestrichelten Linien sich schneiden: Der Bildpunkt des virtuellen Bildes, am Kopf des vergrößert abgebideten Menschen. So funktioniert die Lupe.
Wieso funktioniert das mit dem "von rechts Reinschauen" in die Linse? Oder besser gesagt: Wie funktioniert es?
Vllt. nochmal gefragt: Wieso muss die Linse unendlich dünn sein und was würde passieren, wenn sie es nicht wäre?
Wenn wir uns auf der anderen Siete mal die Linsengleichung anschauen: Unser Lehrer meinte irgendwas davon, dass es symmetrisch sei, weil man da was addiert und es deswegen Sinn ergibt. Was meint er vllt. dmait?
Dann sollte ja theoretisch die Kerze gespiegelt sein UND auf dem Kopf stehen, oder?
Weil ein Strahl der durch den Mittelpunkt geht, kommt ja quasi auf der anderen Seite genau gegenüberliegend an?
Ja, das Bild ist um 180° gedreht.
gibt es aber einen nachvollziehbaren Grund, warum der Gegenstand immer größer erscheint, je weiter ich rangehe an die Linsenebene?
[...] ich meine ich bin der Gegenstand und ich gehe näher an F ran
1/b + 1/g = 1/f = konstant. Wenn g kleiner wird, dann wird 1/g größer. Dann muss 1/b kleiner werden und damit wird b größer.
Wieso funktioniert das mit dem "von rechts Reinschauen" in die Linse? Oder besser gesagt: Wie funktioniert es?
Das Auge musss sich nicht darum kümmern, warum die Strahlen so bei ihm ankommen, wie sie ankommen. Wenn die Strahlen so ankommen, als ob sie von dem virtuellen Bildpunkt kämen (da, wo die gestrichelten, nur gedachten Strahlen herkommen), dann sieht das Auge den btr. Punkt des Gegenstandes eben dort.
Vllt. nochmal gefragt: Wieso muss die Linse unendlich dünn sein und was würde passieren, wenn sie es nicht wäre?
Sie muss nicht dünn sein, aber der Einfachheit wegen nimmt man gerne an, dass sie es wäre. Wäre sie nicht dünn, dann wären die Zeichnung und die Rechnung komplizierter. Was herauskäme, wäre etwas ähnliches, aber nicht genau das gleiche.
Wenn wir uns auf der anderen Siete mal die Linsengleichung anschauen: Unser Lehrer meinte irgendwas davon, dass es symmetrisch sei, weil man da was addiert und es deswegen Sinn ergibt. Was meint er vllt. dmait?
Vielleicht meinte er, das, was ich mit b und g erklärt habe. Wird eines von beiden größer, dann wird das andere kleiner, und ebenso umgekehrt.
Wieso ist 1/f konstant? Das verstehe ich nicht.
Aber die Strahlen des Auges kommen doch nicht von diesen gestrichelten Linie oder verstehe ich das falsch?
Wieso macht es einen Unterschied, ob die Linse dünn ist oder nicht?
Da f konstant ist, ist 1/f automatisch auch konstant.
Die Strahlen kommen am Auge so an, als kämen sie von dort, wo die gestrichelten Linien herkommen. Unser Gehirn geht beim Sehen immer davon aus, daß das Licht sich geradlinig fortbewegt und daß die Dinge dort sind, wo sie auf der Basis dieses Glaubens zu sein scheinen. Mit Linsen zwingen wir das Licht, von seiner geradlinigen Fortbewegung abzuweichen und erzeugen dadurch Bilder, die größer oder kleiner sind als die Dinge selbst.
Der Unterschied, den eine dicke Linse macht, kannst Du am einfachsten durch eine Zeichnung herausfinden. Nimm z.B. einen schräg einfallenden Mittelpunktstrahl. Von der dünnen LInse wird er überhaupt nicht beeinflusst, aber von der dicken Linse wird er ein Stückchen parallel versetzt, so wie von einer planparallelen Glasplatte.
Hi, erstmal danke für deine Antworten, ich schreibe am Freitag eine Klausur und deswegen nochmal 1,2 Fragen
Was meint der Lehrer ab "Der gradlinige Verlauf"
Wieso folgt daraus, dass es sonst nicht gradlinig wäre (wieso nicht?) dass es der kürzeste Weg wäre?
Meint der Lehrer damit, dass wir denken, wir schauen geradeaus und eigentlich wird das Licht geknickt, dass wir die Tasse verkürzt und die Münze da oben sehen?
Aber sind Einfalls-/Ausfallswinkel hier deutlich falsch?
Wenn man sagt, man hat Medium 1 und Medium 2 und Medium 2 hat in der dargestellten Situation die größere optische Dichte als das Medium 1, dann dann hat es einen größeren Brechungsindex.
Was meint hier "optische Dichte"?
Warum passiert die Totalreflexion?
Beziehungsweise was sagt das Diagramm mit aus, wenn die Kurve abflacht und dann irgendwann fällt?
Wenn man zwei parallele Grenzflächen hat, z B. Luft und Glas, wieso ist der Strahl dann nur parallelverschoben, beziehungsweise wieso ist der Verhältnis von Eintrittswinkel ins Glas und Austrittswinkel aus Glas gleich?
Der Brechungsindex sagt ja was über die Schnelligkeiten im Verhältnis zum Vakuum, wieso verhalten sich dann dann auch die Winkel anders?
Wenn man davon ausgeht, dass sin alpha durch sin beta gleich n sind
Das ist mir vöölig unklar
Der Lehrer meinte an der Linse trit auch der Effekt wie an einer planparallele Glaspatte auf. Wieso aber ist die Verschiebung hier planparallel?
Wieso wird die Bildgrößer, wenn ich den Gegenstand immer näher an den Brennpunkt heranrücke die Bildgröße größer?
Wieso muss g größer sein als f? Wieso wäre der Punkt Z des Gegenstandes, wäre g = f im Brennpunkt? Wieso laufen die Strahlen immer weiter auseinander?
Wieso ist, wenn g = 2f auch b = 2f?
https://prnt.sc/qrdK1me4mnY_
Was meint der Lehrer ab "Der gradlinige Verlauf"
Wieso folgt daraus, dass es sonst nicht gradlinig wäre (wieso nicht?) dass es der kürzeste Weg wäre?
Naja. Ich gehe immer zuerst davon aus, daß das, was offensichtlich da steht, auch das ist, was "gemeint" ist. Ob man nachher mehr weiß als vorher, das weiß man erst nachher. Ich entnehme diesem Textabschnitt, dass die Gerade die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten ist, und dass das Licht sich geradlinig fortpflanzt, wenn man ihm nichts in den Weg stellt. Die Feststellung, dass das Lichts das nicht täte, wenn es etwas anderes täte, scheint mir aber eine Tautologie zu sein.
https://prnt.sc/mf52jrvvjLwO
Meint der Lehrer damit, dass wir denken, wir schauen geradeaus und eigentlich wird das Licht geknickt, dass wir die Tasse verkürzt und die Münze da oben sehen?
Ja, so verstehe ich das.
Aber sind Einfalls-/Ausfallswinkel hier deutlich falsch?
Wieso?
Wenn man sagt, man hat Medium 1 und Medium 2 und Medium 2 hat in der dargestellten Situation die größere optische Dichte als das Medium 1, dann dann hat es einen größeren Brechungsindex.
Was meint hier "optische Dichte"?
Die "optische Dichte" meint hier in diesem Zusammenhang das Gleiche wie der Brechungsindex. (In anderen Zusammenhängen wird der gleiche Ausdruck für etwas anderes verwendet.)
https://prnt.sc/IqLYzUY_bfU2
Warum passiert die Totalreflexion?
Beziehungsweise was sagt das Diagramm mit aus, wenn die Kurve abflacht und dann irgendwann fällt?
Die hier gezeigte Kurve sagt aus, daß der Lichtstrahls unter keinem flacheren Winkel in das btr. Medium eindringen kann, als das Maximum der Kurve angibt.
Kommt der Lichtstrahl unter einem größeren Winkel aus dem Medium, dann kann er nicht heraus an die Luft. Er wird stattdessen wieder ins Medium reflektiert. Das ist die Totalreflexion.
Warum das so ist, wird klarer, wenn man sich das Brechungsgesetz anschaut. Schau mal, ob die Gleichung für Winkel lösbar ist, die größer sind als das btr. Maximum der Kurve.
https://de.wikipedia.org/wiki/Snelliussches_Brechungsgesetz#Das_Gesetz
Wenn man zwei parallele Grenzflächen hat, z B. Luft und Glas, wieso ist der Strahl dann nur parallelverschoben, beziehungsweise wieso ist der Verhältnis von Eintrittswinkel ins Glas und Austrittswinkel aus Glas gleich?
Das ist so, weil Gleichungen vorwärts wie rückwärts gelten.
Naja. Ich gehe immer zuerst davon aus, daß das, was offensichtlich da steht, auch das ist, was "gemeint" ist. Ob man nachher mehr weiß als vorher, das weiß man erst nachher. Ich entnehme diesem Textabschnitt, dass die Gerade die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten ist, und dass das Licht sich geradlinig fortpflanzt, wenn man ihm nichts in den Weg stellt. Die Feststellung, dass das Lichts das nicht täte, wenn es etwas anderes täte, scheint mir aber eine Tautologie zu sein.
Kannst du das genauer erklären? Der Lehrer meinte ja, ginge Licht ein anderen Weg würde es nicht mehr der kürzeste sein, weil nicht mehr gradlinig. dAs verstehe ic nicht
Aber sind Einfalls-/Ausfallswinkel hier deutlich falsch?
Wieso?
Weil doch beta (Winkel im Wasser dann) deutlich kleiner sein müsste, der sieht aber gleich groß aus wie alpha hier https://prnt.sc/mf52jrvvjLwO
Die hier gezeigte Kurve sagt aus, daß der Lichtstrahls unter keinem flacheren Winkel in das btr. Medium eindringen kann, als das Maximum der Kurve angibt.
Kommt der Lichtstrahl unter einem größeren Winkel aus dem Medium, dann kann er nicht heraus an die Luft. Er wird stattdessen wieder ins Medium reflektiert. Das ist die Totalreflexion.
Warum das so ist, wird klarer, wenn man sich das Brechungsgesetz anschaut. Schau mal, ob die Gleichung für Winkel lösbar ist, die größer sind als das btr. Maximum der Kurve.
https://de.wikipedia.org/wiki/Snelliussches_Brechungsgesetz#Das_Gesetz
Na ja, dann würde der Austrittswinkel größer als 90 ° sein, das geht nicht, oder?
Das ist so, weil Gleichungen vorwärts wie rückwärts gelten.
Wie meinst du?
Kannst du das genauer erklären?
Ich mußte erst mal darüber nachdenken. Ich vermute, daß Dein Lerhrer auf das Fermatsche Prinzip hinweisen will. Die Lichtbrechung funktioniert tatsächlich so, daß das Licht in der kürzesten Zeit von einem Punkt zum anderen gelangt. Dazu muss der Lichtstrahl gebrochen werden, denn im Wasser ist das Licht langsamer als in der Luft. Der gerade Weg ohne Brechnung wäre für das Licht nicht der schnellste. Der schnellste Weg ist der geknickte Weg.
Schau mal hier:
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/ausblick/erklaerungsmodelle-der-lichtbrechung
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/brechung-von-licht
Aber sind Einfalls-/Ausfallswinkel hier deutlich falsch?
Wieso?
Weil doch beta (Winkel im Wasser dann) deutlich kleiner sein müsste, der sieht aber gleich groß aus wie alpha hier https://prnt.sc/mf52jrDervvjLwOls e
Der Winkel des Lichtrahls bleibt unverändert, wenn das Gefäß leer ist (Bild links). Ist aber Wasser darin, dann trifft das Licht von unten steiler (mit kleinerem Winkel) auf die Grenzfläche, als es oben herauskommt.
(Denke daran, dass mit dem Winkel nicht der Winkel zwischen Strahl und Wasseroberfläche gemeint ist, sondern der Winkel zwischen Lichtstrahl und Lot!)
Schau mal hier:
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/lichtbrechung-einfuehrung
Na ja, dann würde der Austrittswinkel größer als 90 ° sein, das geht nicht, oder?
Jedenfalls ist das kein "Austritt" mehr, sondern führt ins Wasser zurück. Und genau das passiert ja auch: Für Taucher ist die Wasseroberfläche wie ein Spiegel. Nur ein Kreis mit einem bestimmten Winkeldurchmesser ist von unten gesehen ein "Fenster", durch das man aus dem Wasser schauen kann ("Snell's window"). Hier sind Fotos davon:
https://en.wikipedia.org/wiki/Snell%27s_window
https://www.uwphotographyguide.com/underwater-photography-snell039s-window
Wenn man zwei parallele Grenzflächen hat, z B. Luft und Glas, wieso ist der Strahl dann nur parallelverschoben, beziehungsweise wieso ist der Verhältnis von Eintrittswinkel ins Glas und Austrittswinkel aus Glas gleich?
Ich finde, das muß schon aus Symmetriegründen so sein. Ob das Licht von links nach rechts durch die Platte läuft oder andersherum, macht keinen physikalischen Unterschied.
Schau Dir mal diese Beschreibungen der planparallelen Platte an:
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/aufgabe/strahlengang-durch-die-planparallele-platte
Ich finde, das muß schon aus Symmetriegründen so sein. Ob das Licht von links nach rechts durch die Platte läuft oder andersherum, macht keinen physikalischen Unterschied.
Schau Dir mal diese Beschreibungen der planparallelen Platte an:
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/aufgabe/strahlengang-durch-die-planparallele-platte
https://de.wikipedia.org/wiki/Planplatte
Mein Problem da ist: Wieso ist beta1 = beta2?
Ich mußte erst mal darüber nachdenken. Ich vermute, daß Dein Lerhrer auf das Fermatsche Prinzip hinweisen will. Die Lichtbrechung funktioniert tatsächlich so, daß das Licht in der kürzesten Zeit von einem Punkt zum anderen gelangt. Dazu muss der Lichtstrahl gebrochen werden, denn im Wasser ist das Licht langsamer als in der Luft. Der gerade Weg ohne Brechnung wäre für das Licht nicht der schnellste. Der schnellste Weg ist der geknickte Weg.
Dann wäre es doch sinnvoller so in der Luft zu laufen dass der Lichtstrahl im Wasser nur noch senkrecht runter muss? Die Frage ist: Wieso genau dieser Winkel der Eintrittspunkt im Wasser ist?
Guck ml hier: https://prnt.sc/yNjAHRbdqDz0
n wird ja größer, je langsamer Licht im 2. Medium wird? Wie verhalten sich mit größerem n alpha und beta und wieso tuen sie das? Also warum ändern sich die Winkel dann so drastisch?
Wieso wird Licht überhaupt, nur auf Grund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten gebrochen?
Wieso würde bei einer Linse, die nicht unendlich dünn ist, eine Verschiebung um deltax passieren zum vorherigen Strahl?
Wieso verhalten sich die Strahlen bei einer sphärischen Linse genau so? Wieso brechen die äußeren Prismen das Licht stärker?
Wieso gilt beim 2. Stichpunkt der dritte Satz und wieso wäre Z der Brennpunkt? warum laufen sie, wenn man noch weiter rangeht, auseinander?
Wieso gilt, wenn g=2f das Objekt punktsymmetrisch und G = Z ist und dass b = 2f ist?
Außerdem stört es mich, dass man hier einfach sin alpha1 und sinalpha 2 zu n1 / n2 ersetzt hat?
Was sagt das aus?
Dann wäre es doch sinnvoller so in der Luft zu laufen dass der Lichtstrahl im Wasser nur noch senkrecht runter muss?
Nein. Weder der kürzeste Weg ist der schnellste, noch ist es der Weg mit der kürzesten Teilstrecke im Wasser. Der schnellste Weg ist der mit dem optimalen Kompromiss zwischen Beidem. Genauer gesagt ist derjenige Weg der schnellste, bei dem die Summe aus Zeit1 + Zeit2 = Weglänge1 / Geschwindigkeit1 + Weglänge2 / Geschwindigkeit2 ihr Minimum hat.
Die Frage ist: Wieso genau dieser Winkel der Eintrittspunkt im Wasser ist?
n wird ja größer, je langsamer Licht im 2. Medium wird? Wie verhalten sich mit größerem n alpha und beta und wieso tuen sie das? Also warum ändern sich die Winkel dann so drastisch?
Dieser Winkel ist genau der, bei dem der optimale Kompromiss erzielt wird. Warum es genau dieser Winkel ist, das kannst Du mathematisch begründen, wenn Du Differentialrechnung kannst.
Wieso wird Licht überhaupt, nur auf Grund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten gebrochen?
Um das zu erklären, muss man das Licht als Welle betrachten und den Weg, den es nimmt, mithilfe des Huygensschen Prinzips untersuchen, d.h.: Man betrachtet das Licht als Überlagerung kreisförmiger Wellenfronten. Da, wo die Ausbreitungsgeschwindigkeit sich ändert, ändert sich auch die Wellenlänge, und mit ihr ändern sich die Positionen, wo die Wellen einander verstärken und wo sie einander auslöschen (konstruktive bzw. destruktive Interferenz).
Hier sind Bilder, die das Prinzip ungefähr veranschaulichen.
https://www.google.com/search?q=huygenssches+prinzip+lichtbrechung&tbm=isch
Wieso würde bei einer Linse, die nicht unendlich dünn ist, eine Verschiebung um deltax passieren zum vorherigen Strahl?
Aus in etwa dem gleichen Grund wie bei der planparallelen Platte. Nur dass die btr. Flächen dann nicht plan sind und nicht parallel liegen.
Wieso verhalten sich die Strahlen bei einer sphärischen Linse genau so? Wieso brechen die äußeren Prismen das Licht stärker?
Das ist so, weil man bei der Herstellung einer sphärische Linse auf die optische Qualität verzichtet und Kosten spart. Eine asphärische Linse herzustellen, die innen wie außen genau die gleiche Brennweite hat, ist schwieriger und teurer.
https://prnt.sc/9ZowwHecGIjD
Wieso gilt beim 2. Stichpunkt der dritte Satz
So ist der Brennpunkt definiert. Strahlen, die durch den Brennpunkt laufen, laufen auf der anderen Seite der Linse achsenparallel zueinander.
und wieso wäre Z der Brennpunkt?
Wenn g = f ist, dann ist automatisch irgendein Punkt des Gegenstands im Brennpunkt. Hier heißt dieser Punkt nun Z. Vielleicht wurde er vorher im Text so genannt.
warum laufen sie, wenn man noch weiter rangeht, auseinander?
Zusammenlaufen können sie nicht, denn das tun sie, wenn g > f ist. Parallel weiterlaufen können sie nicht, denn das tun sie bei g = f. Es bleibt ihnen nichts anderes übrig als auseinander zu laufen.
Wieso gilt, wenn g=2f das Objekt punktsymmetrisch und G = Z ist und dass b = 2f ist?
Dass b = 2 f ist, folgt aus 1/f = 1/b + 1/g, wenn Du g = 2 f einsetzt. Wie das Objekt aussieht, spielt dafür keine Rolle.
https://prnt.sc/PcASPWDB0sW1
Außerdem stört es mich, dass man hier einfach sin alpha1 und sinalpha 2 zu n1 / n2 ersetzt hat?
Was sagt das aus?
Das sagt zunächst einfach aus, dass man das beobachtet, weil die Natur das so tut. "Warum" es so ist, kann man mit der wellenoptischen Betrachtung beschreiben, also mit dem Prinzip von Huygens, das ich schon erwähnt habe. Das habt Ihr vermutlich noch nicht durchgenommen und es ist auch mathematisch etwas anspruchsvoller als die geometrische Optik bis hier. Es bleibt spannend! :)
Nein. Weder der kürzeste Weg ist der schnellste, noch ist es der Weg mit der kürzesten Teilstrecke im Wasser. Der schnellste Weg ist der mit dem optimalen Kompromiss zwischen Beidem. Genauer gesagt ist derjenige Weg der schnellste, bei dem die Summe aus Zeit1 + Zeit2 = Weglänge1 / Geschwindigkeit1 + Weglänge2 / Geschwindigkeit2 ihr Minimum hat.
Aber ist es nicht zeitlich am besten, das länge Stück in der Luft zu gehen?
n wird ja größer, je langsamer Licht im 2. Medium wird? Wie verhalten sich mit größerem n alpha und beta und wieso tuen sie das? Also warum ändern sich die Winkel dann so drastisch?
Die Frage ist leider noch offen..
Das ist so, weil man bei der Herstellung einer sphärische Linse auf die optische Qualität verzichtet und Kosten spart. Eine asphärische Linse herzustellen, die innen wie außen genau die gleiche Brennweite hat, ist schwieriger und teurer.
Was ergibt das denn für einen optischen Unterschied?
So ist der Brennpunkt definiert. Strahlen, die durch den Brennpunkt laufen, laufen auf der anderen Seite der Linse achsenparallel zueinander.
Wie meinst du das?
Wenn g = f ist, dann ist automatisch irgendein Punkt des Gegenstands im Brennpunkt. Hier heißt dieser Punkt nun Z. Vielleicht wurde er vorher im Text so genannt.
Wie meinst du das?
"Da, wo die Ausbreitungsgeschwindigkeit sich ändert, ändert sich auch die Wellenlänge, und mit ihr ändern sich die Positionen, wo die Wellen einander verstärken und wo sie einander auslöschen (konstruktive bzw. destruktive Interferenz).
Hier sind Bilder, die das Prinzip ungefähr veranschaulichen.
https://www.google.com/search?q=huygenssches+prinzip+lichtbrechung&tbm=isch"
vielleicht noch genauer
"Aus in etwa dem gleichen Grund wie bei der planparallelen Platte. Nur dass die btr. Flächen dann nicht plan sind und nicht parallel liegen." ?
"Wenn g = f ist, dann ist automatisch irgendein Punkt des Gegenstands im Brennpunkt. Hier heißt dieser Punkt nun Z. Vielleicht wurde er vorher im Text so genannt." warum?
Welches Prisma? Es ist nur eine Linse abgebildet. Welcher Punkt soll kleiner sein? Wenn sich der Beobachter weiter von der Linse entfernt, dann divergieren die Strahlen wieder und das Bild wird unschaft. Du kannst die Strahlen einfach weiter zeichnen.
Hey, erstmal danke für die ausführliche Antwort, einige Fragen noch:
Ich habe mir das mal an diesem Beispiel angeguckt, ist es aber richtig, dass in diesem Bild dieser eine Strahl, der von der Kerze unten losgeht und dann nach dem MIttelpunkt parallel läuft die ganze Unterseite der Kerze erzeugt, also der Strahl ist quasi noch länger gezogen über den Boden der Kerze hinweg bei dem erzeugten Bild
https://www.mbaselt.de/licht/image/linse2.gif
Ja, das ergibt schon Sinn und ich habe die Linsengleichung im Unterricht auch hergeleitet, gibt es aber einen nachvollziehbaren Grund, warum der Gegenstand immer größer erscheint, je weiter ich rangehe an die Linsenebene?
Bei dem leifi-Bild (https://www.leifiphysik.de/sites/default/files/images/f178041d40886fc10d4dd37c783d1179/992abbildung_sammellinse_virtuell.svg) verstehe ich nicht, wieso der Strahl dann später nicht durch die Brennweite läuft und sich nicht mehr an die Gesetze hält. Wenn doch ein Strahl auf der einen Seite schräg einläuft, ist er auf der anderen parallel