[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.

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virtuell, Licht, Linsen, Optik, Physik, Lupe, brennweite, Lichtstrahl
[Physik] Bildkonstruktion: Sammellinse?

Guten Tag,

ich benötige noch ein bisschen Hilfe, um das Thema perfekt zu verstehen. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen und ausführlichen Antworten.

Bildkonstruktion
Man zeichnet den Brennpunkt auf beiden Seiten der Linse ein (die Strahlen könnten ja auch von der anderen Seite kommen). Durch die Brennpunkte zieht man eine Achse, die als optische Achse / optische Ebene bezeichnet wird.
  • Das verstehe ich.
Durch die Linse gibt es ebenfalls noch eine Achse, die als Linsenebene bezeichnet wird, sie steht senkrecht zur optischen Achse. Da wo sich Linsenebene und optische Achse schneiden, ist der Mittelpunkt der Linse.
  • Das verstehe ich.

Wir möchten nun wissen, wo der rote Punkt auf der anderen Seite der Linse abgebildet wird. Hierfür bedienen wir uns drei ausschlaggebender Strahlen, die vom Punkt weggehen.

Nun gibt es den Achsenparallelstrahl, welcher parallel zur optischen Achse (= optische Ebene) zur Linse verläuft. Dort wird er so gebrochen, dass er durch den Brennpunkt auf der anderen Seite verläuft.

  • Das verstehe ich.

Der zweite Strahl ist der Mittelpunktstrahl, welcher, wie der Name schon sagt, durch den Mittelpunkt der Linse hindurchgeht (da wo sich optische Ebene und Linsenebene schneiden). Der Mittelpunktstrahl verläuft so, dass er nicht gebrochen wird.

  • Aber wieso wird der Mittelpunktstrahl nicht gebrochen? Das verstehe ich nicht. Denn der Mittelpunktstrahl trifft hier ja nicht genau wie das Lot in die Linse ein und er tritt ja auch nicht genau wie das Lot aus der Linse aus. Somit muss der Mittelpunktstrahl doch auch gebrochen sein? Das verstehe ich leider nicht nicht. Hier ist das dargestellt:

Und dann gibt es auch noch den dritten Strahl, der sogenannte Brennstrahl, welcher durch den diesseitigen Brennpunkt (welcher sich auf der Seite des Punktes befindet) verläuft. Der Brennstrahl verlässt die Linse dann achsenparallel.

  • Bedeutet achsenparallel hier, dass der Strahl parallel zur optischen Achse ist?

Und da wo sich die drei Strahlen nun treffen, wird der Punkt auf der anderen Seite der Linse abgebildet.

Der Baum würde umgekehrt und etwas größer dargestellt werden. Dort treffen sich also alle zusammengehörigen Strahlen, die von den Punkten des Baumes ausgehen, er könnte dort auf einer Leinwand abgebildet werden. Das Bild ist somit reell.
  • Aber was bedeutet hier reell? Und was ist das Gegenteil von reell? Was ist ein Beispiel für das Gegenteil von reell (in diesem Kontext)?
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Licht, Linsen, Formel, Optik, Physiker, konvex
[Physik] Konvexlinsen und Konkavlinsen?

Guten Tag,

ich benötige bei dem Thema noch ein bisschen Hilfe und freue mich sehr auf eure hilfreichen und leicht verständlichen Antworten.

Auch Zerstreuungslinsen haben eine Brechkraft, diese ist allerdings negativ, weil der gedachte Brennpunkt und auch die Brennweite vor der Linse sind und daher ein umgekehrtes Vorzeichen haben.

Das verstehe ich.

Eine Zerstreuungslinse mit einer Brennweite von -2 Meter hätte eine Brechkraft von -0,5 dpt.

Das verstehe ich.

Somit könnt ihr auch erkennen, ob ein Brillenträger Sammellinsen oder Zerstreuungslinsen trägt. Ist die Brechkraft der Linsen positiv, trägt er Sammellinsen, ist sie negativ, trägt er Zerstreuungslinsen.

Da meine Brechkraft in Dioptrien negativ ist, trage ich also Zerstreuungslinsen (Konkavlinsen). Bei Zerstreuungslinsen unterscheidet man ja zwischen plankonkav und bikonkav (genauso ja auch bei Sammellinsen (Konvexlinsen)) . Aber wie funktioniert es, dass die Gläser meiner Brille Zerstreuungslinsen, also konkav sind? Denn die Form der Gläser ist ja von außen nicht plankonkav (eine Seite ist ja nicht ganz flach) und auch nicht bikonkav (beide Seiten sind ja nicht nach innen gewölbt, sondern nur eine). Wie unterscheidet sich die Funktionsweise von Brillen mit Konkavlinsen/Zerstreuungslinsen (negativer Dioptrienwert / negative Brechkraft) und Konvexlinsen/Sammellinsen (positiver Dioptrienwert / positive Brechkraft)?

[Zerstreuungslinsen (Konkavlinsen)]

[Sammellinsen (Konvexlinsen)]

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Licht, Linsen, Formel, Optik, Sammellinse, brennpunkt, brennweite, konvex
Wie verhalten sich Lichtstrahlen beim durchdringen zweier dünnen aneinander liegenden Linsen (eine Sammellinse und eine Streuungslinse)?

Hallo zusammen,

ich hätte eine Frage zum Bereich geometrische Optik. Und zwar würde ich gerne wissen, wie sich paralleleinfallende Lichtstrahlen verhalten, wenn sie erst durch eine Sammellinse und dann durch eine Streuungslinse laufen bzw. andersherum.

Ich weiß (durch unseren Praktikumsversuch), dass wenn man das Licht durch ein geeignetes Objekt laufen lässt, am Ende auch ein scharfes Bild projizieren kann. Das heißt, die Strahlen müssen am Ende wieder in einem Brennpunkt gesammelt vorliegen.

Meine Überlegung war, wenn das Licht wenn es erst durch die Sammellinse läuft, dass das Licht in einem (Brenn-)Punkt vereint wird, der so nah an der Streuungslinse liegt, dass wenn die Linse entsprechend ausgerichtet ist, der Großteil der Strahlen mittig auf die Sammellinse trifft und die Strahlen dann entsprechend parallel (ohne gebrochen zu werden) durch die Linse laufen und dadurch das Bild entsteht. (Diese Vermutung habe ich aufgrund von folgendem Bild aufgestellt)

Wenn die Strahlen allerdings erst durch die Streuungslinse und dann durch die Sammellinse laufen, hätte ich mir das wie folgt erklärt: Die Sammellinse hat die Eigenschaft, dass sie Licht, das durch den Brennpunkt läuft wieder zu parallelen Lichtstrahlen verändern kann. Durch die Streuungslinse werden die Lichtstrahlen zunächst gebrochen. Diese laufen durch den Brennpunkt der Sammellinse und werden so wieder parallel. Dadurch kann wieder ein Bild entstehen.

Jetzt zur eigentlichen Frage. Stimmt meine Vermutung oder liege ich total daneben? Ich habe leider nichts im Internet gefunden, dass meine Frage so konkret beantwortet...

Ich würde mich sehr über Korrekturen und/oder Antworten freuen. Auch bildliche Darstellungen sind sehr willkommen, damit ich das Ganze besser nachvollziehen kann.

Vielen Dank im Voraus!

PS: zwischen den beiden Linsen liegt in der Realität ein gewisser Abstand <1cm, der aber bei Rechnungen vernachlässigt wurde.

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Licht, Linsen, Optik, Physik, Universität, lichtstrahlen

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