[Physik] Linsen: Bildkonstruktion: Lupe?

Guten Tag,

leider verstehe ich dieses Thema noch nicht so gut. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen und leicht verständlichen Erklärungen.

Steht ein Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite, also zwischen Linsenebene und Brennpunkt, dann kann auf der anderen Seite kein Bild dargestellt werden, da die Strahlen nicht zusammenlaufen. Wenn man die Strahlen aber rückwärts zurückverfolgt, laufen sie „virtuell“ auf der Gegenstandsseite zusammen.

• Wie kann es überhaupt dazu kommen, dass ein Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite, also zwischen Linsenebene und Brennpunkt steht?
• Inwiefern „steht“ er überhaupt dort, platziere ich einfach den Gegenstand mit der Hand und stelle ihn woanders hin?
• Inwiefern kann überhaupt beeinflusst werden, wo sich der Gegenstand befindet (z.B. zwischen Linsenebene und Brennpunkt / zwischen Brennpunkt F und dem doppelten Brennpunkt 2F,…),
• Ich sehe, dass die Strahlen auf der linken Seite des Bildes zusammenlaufen. Ist das dann der „neue“ Brennpunkt? Wie nennt man diesen Punkt, an dem nun die Strahlen zusammenlaufen?

Wenn die Blickrichtung von der anderen Seite ist, sieht man ein Bild auf der Gegenstandsseite. Dies ist bei der Lupe der Fall.

• Das verstehe ich leider noch gar nicht. Was bedeutet, dass man ein Bild auf der Gegenstandsseite sieht? Was wäre das Gegenteil davon? Was sind genaue Beispiele hierfür? Wieso ist das bei der Lupe der Fall?

Das Bild ist damit aber virtuell, weil es nicht auf einer Leinwand dargestellt werden könnte, die Strahlen laufen nicht tatsächlich zusammen, nur das Auge als Beobachter kann das Bild sehen.

• Wieso könnte das Bild nicht auf einer Leinwand dargestellt werden? Man kann doch auch eine Kamera hinter die Lupe tun und das auf eine Leinwand übertragen.
• Ich verstehe, dass wenn man durch eine Lupe schaut (mit den Augen), man das Bild als Beobachter sehen kann.
• Aber das kann doch auch eine Kamera vor der Linse, welche das Bild dann auf eine Leinwand übertragen kann.

Der Gegenstand scheint für uns an der Stelle des Bildes zu stehen, da unsere Wahrnehmung die Lichtstrahlen als gradlinig unterstellt und diese rückwärts verlängert.

• Das verstehe ich leider noch nicht. Könnt ihr mir das vielleicht ausführlicher erklären?

Das Bild ist also virtuell und vergrößert. Genau so funktionieren Lupen.

• Aber wieso ist hier das Bild virtuell und nicht reell? Wie genau kann man da den Unterschied erkennen, wenn ich mir nur eine solche Grafik ansehe?

[Lupe] Hier ist das Bild virtuell und vergrößert:

[Gegenstand, z.B. Baum] Steht der Gegenstand außerhalb der doppelten Brennweite, wird sein Bild verkleinert und umgekehrt dargestellt. Hier ist das Bild reell, da die Punkte tatsächlich als Bild zusammenlaufen.

Aber man könnte oben bei der 1. Grafik doch auch einfach den Achsenparallelstrahl, den Mittelpunktstrahl sowie den Brennstrahl einzeichnen, oder nicht? Stimmt, den Brennstrahl kann man nicht einzeichnen. Den Achsenparallelstrahl und den Mittelpunktstrahl schon, aber da diese nicht auf der rechten Seite zusammenlaufen, handelt es sich um ein virtuelles Bild und nicht um ein reelles Bild.

Answer 1

[Franz1957]

Wie kann es überhaupt dazu kommen, dass ein Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite, also zwischen Linsenebene und Brennpunkt steht?

Inwiefern „steht“ er überhaupt dort, platziere ich einfach den Gegenstand mit der Hand und stelle ihn woanders hin?

Inwiefern kann überhaupt beeinflusst werden, wo sich der Gegenstand befindet (z.B. zwischen Linsenebene und Brennpunkt / zwischen Brennpunkt F und dem doppelten Brennpunkt 2F,…),

Als freier Mensch kannst Du Gegenstand und Lupe hintun, wo Du willst. Kein Gesetz verbietet Dir das.

Ich sehe, dass die Strahlen auf der linken Seite des Bildes zusammenlaufen. Ist das dann der „neue“ Brennpunkt? Wie nennt man diesen Punkt, an dem nun die Strahlen zusammenlaufen?

Wo die Strahlen zusammenlaufen, die von einem Punkt des Gegenstands kommen, ist der dazu gehörende Bildpunkt, d.h. die Abbildung des Gegenstandspunktes. Das Geschieht für alle Gegenstandsunkte. Zusammen ergeben die Bildpunkte das Bild.

Das verstehe ich leider noch gar nicht. Was bedeutet, dass man ein Bild auf der Gegenstandsseite sieht? Was wäre das Gegenteil davon? Was sind genaue Beispiele hierfür? Wieso ist das bei der Lupe der Fall?

Das bedeutet, dass Du durch die Lupe schaust und der Gegenstand sich von Dir aus gesehen, hinter der Lupe befindet. Ob das der Fall ist, hängt davon ab, ob Du das tust.

Wieso könnte das Bild nicht auf einer Leinwand dargestellt werden? Man kann doch auch eine Kamera hinter die Lupe tun und das auf eine Leinwand übertragen.

Ich verstehe, dass wenn man durch eine Lupe schaut (mit den Augen), man das Bild als Beobachter sehen kann.

Aber das kann doch auch eine Kamera vor der Linse, welche das Bild dann auf eine Leinwand übertragen kann.

Wenn die Kamera dort ist, von wo man mit den Augen schaut, dann geht das. Wenn sie auf der anderen Seite der Lupe ist als die Augen, dann schaut sie nicht durch die Lupe und darum sieht sie etwas anderes als was die Augen sehen.

Gemeint ist etwas anderes: dass es zwecklos wäre, eine Leinwand dort hinzutun, wo das Bild für die Augen zu sein scheint. Es treffen sich ja dort nicht wirklich Lichtstrahlen, sondern nur die Geraden, auf denen das Licht für die Augen zu kommen scheint.

Der Gegenstand scheint für uns an der Stelle des Bildes zu stehen, da unsere Wahrnehmung die Lichtstrahlen als gradlinig unterstellt und diese rückwärts verlängert.

Das verstehe ich leider noch nicht. Könnt ihr mir das vielleicht ausführlicher erklären?

Die Augen und das Gehirn sehen eben das, was man ihnen zeigt. Sie sehen das Spiegelbild, obwohl dort niemand ist, und sie sehen den Film und nicht den Bildschirm.

Das Bild ist also virtuell und vergrößert. Genau so funktionieren Lupen.

Aber wieso ist hier das Bild virtuell und nicht reell? Wie genau kann man da den Unterschied erkennen, wenn ich mir nur eine solche Grafik ansehe?

Das Bild ist virtuell und nicht reell, weil dort, wo es zu sein scheint, keine Lichtstrahlen zusammentreffen, sondern nur Geraden, auf denen man entlangschaut.

Aber man könnte oben bei der 1. Grafik doch auch einfach den Achsenparallelstrahl, den Mittelpunktstrahl sowie den Brennstrahl einzeichnen, oder nicht? Stimmt, den Brennstrahl kann man nicht einzeichnen. Den Achsenparallelstrahl und den Mittelpunktstrahl schon, aber da diese nicht auf der rechten Seite zusammenlaufen, handelt es sich um ein virtuelles Bild und nicht um ein reelles Bild.

Richtig.