Optik

Optische Linsen

Konstruktionsstrahlen bei der Linsenabbildung

  • Was sind Sammellinsen …
  • … und was Zerstreuungslinsen?
  • Wie erzeugen Linsen eigentlich Bilder?
  • Was sind virtuelle …
  • … und was reelle Bilder?

Konstruktionsstrahlen bei der Linsenabbildung

Das Wichtigste auf einen Blick

Strahlengang eines Bildpunktes an der Konvexlinse mit Hauptstrahlen
Abb.
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Verlauf der Hauptstrahlen

  • Mithilfe der drei Hauptstrahlen kannst du konstruieren, auf welchen Bildpunkt P' ein Gegenstandspunkt P an einer Sammel- oder Zerstreuungslinse abgebildet wird.
  • Die Hauptstrahlen (Konstruktionsstrahlen) sind der achsenparallele Strahl, der Mittelpunktsstrahl und der Brennpunktstrahl.
  • Die Hauptstrahlen sind nur ein Hilfsmittel zur Bestimmung des Bildpunktes P'. Sie entsprechen nicht dem Lichtbündel, das in der Realität zur Bildentstehung beiträgt.
 

Die folgenden Inhalte kannst Du auch mithilfe von zwei Erarbeitungsaufgaben erlernen.

Die drei Hauptstrahlen (Konstruktionsstrahlen)

Um zu bestimmen, wohin ein Bildpunkt P an einer Linse abgebildet wird, kannst du Anhand des Verlaufs der drei Hauptstrahlen (Konstruktionsstrahlen) nutzen.

(1)Parallelstrahl: verläuft vom Bildpunkt aus parallel zur optischen Achse bis zu Linsenebene und wird dort gebrochen. An einer Sammellinse wird der Parallelstrahl so gebrochen, dass er durch den Brennpunkt F1 verläuft. An einer Zerstreuungslinse so, als würde er aus dem linken Brennpunkt F1 kommen.

(2)Mittelpunktsstrahl: verläuft durch die Mitte der Linse (Schnittpunkt der Linsenebene mit der optischen Achse) und sowohl an einer Sammel- als auch an einer Zerstreuungslinse gerade weiter.

(3)Brennpunktstrahl (Brennstrahl): verläuft an einer Sammellinse durch den linken Brennpunkt F2 und wird an der Linsenebene so gebrochen, dass er anschließend parallel zur optischen Achse verläuft. An einer Zerstreuungslinse verläuft der Brennpunktstrahl in Richtung des rechten Brennpunktes F2. An der Linsenebene wird er so gebrochen, dass er anschließend parallel zur optischen Achse verläuft.

Hauptstrahlen an der Sammellinse

Verlauf der Hauptstrahlen an einer Konvexlinse
Abb.
2
Verlauf der Hauptstrahlen an einer Konvexlinse

An der Sammellinse schneiden sich die Hauptstrahlen rechts der Linse in einem Punkt. Dieser Punkt zeigt dir, an welcher Stelle P' der Gegenstandspunkt P von der Linse scharf abgebildet wird.

Hauptstrahlen an der Zerstreuungslinse

Verlauf der Hauptstrahlen an einer Konkavlinse
Abb.
3
Verlauf der Hauptstrahlen an einer Konkavlinse

An einer Zerstreuungslinse schneiden sich die Hauptstrahlen rechts der Linse nicht. Hier musst du die Strahlen rückwärtig verlängern. Diese verlängerten Strahlen schneiden sich wieder in einem Punkt P', der dir zeigt, wohin der Bildpunkt P von der Linse abgebildet wird.

 

Sowohl bei Abbildung durch eine Sammellinse als auch bei Abbildung durch eine Zerstreuungslinse genügen dir zwei Hauptstrahlen, um den Bildpunkt P' zu bestimmen. Den dritten Strahl kannst du zur Kontrolle nutzen.

Konstruktionsstrahlen als Hilfsmittel zur Bildkonstruktion

4 Verlauf der Konstruktionsstrahlen bei der Linsenabbildung am Beispiel einer Sammellinse

Das Bild eines kompletten Gegenstands kannst du konstruieren, indem du mittels der Konstruktionsstrahlen Bildpunkt für Bildpunkt konstruierst und zum Gesamtbild zusammensetzt. Dabei ist es unerheblich, ob die Konstruktionsstrahlen die reale Linse treffen. Die Konstruktionsstrahlen sind nur ein Hilfsmittel zur Konstruktion des Bildes. Wie du in der Animation in Abb. 4 sehen kannst, entsprechen sie insbesondere nicht dem Verlauf des Lichtbündels, das zur Bildentstehung beiträgt.

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