2_1_Grundlagen_der_geometrischen_Optik
LF2 Augenoptik
LF2 Augenoptik
Was ist der Dualismus des Lichts?
Das Licht hat zwei unterschiedliche Charaktere bzw es lässt sich durch zwei verschiedene Theorien erklären:
1) Das Wellenmodell
- nach Huygens
- eine Lichtquelle sendet Kugelwellen aus - ähnlich wie Wasserwellen
- Vom Erregungsort laufen sie kreisförmig in alle Richtungen
- Frequenz (=Schwingungen pro Sekunde) in Hertz (Hz)
- 1nm = 10-9m
2. Das Teilchenmodell = Korpuskelmodell
- nach Isaac Newton
- Die Lichtquelle sendet Teilchen (Lichtkorpuskeln) aus (vgl Erbsenpistole).
- Einstein formte dieses Modell zur Lichtquantentheorie um. Lichtquanten (Photonen) haben hier ein bestimmtes Energieniveau.
Was erklärt das Wellenmodell?
Was erklärt das Teilchenmodell?
geometrische Optik (4)
Wellencharakter des Lichts wird vernachlässigt.
- Das Licht breitet sich im optisch (transparent) homogenen (einheitlich) Medium (z.B. Fenster, Linse, Luft, Wasser) geradlinig und allseitig aus.
- Lichtstrahlen können sich ungestört kreuzen.
- Der Lichtweg ist umkehrbar
- Außerhalb seiner Bahn kann das Licht keine Wirkung ausüben.
- Licht kommt in der Optik immer von links bzw oben.
Formen von Lichtstrahlen (6)
- Lichtbüschel - flächige Vielzahl von Strahlen (2D; wie man sie auf Papier malt)
- Lichtbündel - räumliche Vielzahl von Strahlen (3D)
- Ein einzier Strahl ist demnach die kleinstmögliche Einheit aus Lichtbüschel/-bündel.
- Lichtstrahlen können parallel sein.
- Lichtstrahlen können divergent sein.
- Lichtstrahlen können konvergent sein.
Nenne ein Beispiel dafür, dass sich Lichtstrahlen ungestört kreuzen können!
Lochkamera
Art der Strahlen
- Reelle Strahlen (wirklich, tatsächlich vorhanden):
Sie lassen sich auf einer Leinwand abbilden. - Virtuelle Strahlen (nur scheinbar vorhanden)
Sie lassen sich nicht auf einer Leinwand abbilden.
Diese Art der Strahlen braucht man zur Konstruktion von Bildern
Reflexion (Zurückwerfung des Lichts) (4)
Je nach Oberflächenbeschaffenheit (ob rauh oder glatt in Bezug auf die Wellenlänge) wird der Lichtstrahl mehr oder weniger regelmäßig reflektiert.
- Gerichtete Reflektion
Bei sehr glatter Oberfläche (in Bezug auf Wellenlänge λ) wird der Lichtstrahl exakt und gleichmäßig reflektiert. - Diffuse Reflexion
Hier führt eine rauhe Oberfläche dazu, dass die Strahlen scheinbar regellos zurückgeworfen werden - Gemischte Reflexion
Hier gibt es sowohl gerichtete als auch diffuse Reflexion - Selektive Reflexion
bezieht sich auf die jeweiligen Körperfarben (z.B. nur blaues Licht wird reflektiert).
Nennen Sie vier Arten der Reflexion!
- gerichtete
- diffuse
- gemischte
- selektive
Am ... findet keine Transmission statt.
Nahezu alles wird reflektiert.
exaktes Bild
aber Vorderfläche sehr empfindlich
Beim ... bietet das Glas Schutz.
Es kann zu Doppelbildern kommen.
Das ... besagt:
ε = ε'
(einfallender Lichtstrahl = ausfallender Lichtstrahl)
Was ist das Reflexionsgesetz? (4)
- Einfallender Lichtstrahl und ausfallender Lichtstrahl bilden mit dem Lot gleiche Winkel:
ε=ε' - Einfallender Lichtstrahl, Lot und reflektierter Lichtstrahl liegen in einer Ebene.
- Der Lichtweg ist umkehrbar.
- Diese Gesetzmäßigkeit gilt für alle Farben.
Skizziere die Lichtausbreitung
Skizziere den Lichtweg
am Vorderflächenspiegel und
am Rückflächenspiegel!
Was ist ein Planspiegel?
Ein Planspiegel ist ein gerichtet reflektierender Optikkörper mit dem Krümmungsradius = ∞
Bilder am Planspiegel sind immer ... (4)
- seitenverkehrt
- gleich groß
- gleich gerichtet (z.B. aufrecht)
- virtuell
Alle Strecken, die mit der Lichtrichtung gemessen werden, sind ...
Alle Strecken, die gegen die Lichtrichtung gemessen werden, sind ...
Was besagt der Gauß´sche Raum (bzw paraaxiale Raum)?
In der Optik gehen wir oft davon aus (Näherung, Vereinfachung), dass die Strahlen ganz dicht um die optische Achse verlaufen.
Zähle die zwei Arten sphrischer Spiegel auf!
Nenne je ein Beispiel!
- Sammelspiegel (Konkavspiegel, Hohlspiegel),
Bsp. Vergrößerungsspiegel - Zerstreuungsspiegel (Konvexspiegel)
Bsp. Verkehrsspiegel
Zeichne einen Sammelspiegel!
Zeichne einen Zerstreuungsspiegel!
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl von Wasser?
n = 1,33
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl von Luft?
n = 1
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl des Auges?
n = 1,336
Wieviel beträgt die Lichtgeschwindigkeit in Luft (genauer: im Vakuum)?
c0 = 300 000 km/s
Refraktion nennt man auch ...
Wie berechnet man die Brechzahl eines Mediums?
Formel bitte angeben!
Wann bezeichnet man ein Medium als den dichteren Stoff?
Wenn ein Medium eine höhere Brechzahl hat im Vergleich zu einem Stoff mit einer geringeren Brennzahl.
Wann bezeichnet man ein Medium als den dünneren Stoff?
Einen Stoff mit einer geringeren Brechzahl im Vergleich zu einem Stoff mit einer höheren Brechzahl bezeichnet man als den dünneren Stoff (bzw das dünnere Medium).
Wie lautet das Brechungsgesetz (Formel)?
Ein Medium ist ..., wenn die Brechzahl n an allen Stellen den gleichen Wert hat
Ein Medium ist ..., wenn die Brechzahl n NICHT an allen Stellen den gleichen Wert hat
Was ist die Brechzahl n?
Die Brechzahl n eines Mediums ist der Quotient aus der Lichtgeschwindigkeit in Luft (eigentlich exakter im Vakuum) und der Lichtgeschwindigkeit im betreffenden Medium.
Was versteht man unter der Refraktion?
An der Trennfläche zweier durchsichtiger Körper wird ein kleiner Teil reflektiert und ein anderer Teil geht hindurch.
Wenn der Lichtstrahl schräg auftrifft, ändert sich seine Richtung (Lichtbrechung, Refraktion).
Wovon hängt die Lichtbrechung/Refraktion/Richtungsänderung ab?
Die Richtungsänderung (Lichtbrechung) hängt mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit (je nach Medium) des Lichts beim Auftreffen auf das andere Medium zusammen.
Wozu dient die Brechzahl n als Kennzahl?
Um die jeweiligen Lichtgeschwindigkeiten in versch. Medien zu vergleichen und damit zu rechnen.
Wie lautet das Brechungsgesetz?
-
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-
Lernkarten
Was ist der Dualismus des Lichts?
Das Licht hat zwei unterschiedliche Charaktere bzw es lässt sich durch zwei verschiedene Theorien erklären:
1) Das Wellenmodell
- nach Huygens
- eine Lichtquelle sendet Kugelwellen aus - ähnlich wie Wasserwellen
- Vom Erregungsort laufen sie kreisförmig in alle Richtungen
- Frequenz (=Schwingungen pro Sekunde) in Hertz (Hz)
- 1nm = 10-9m
2. Das Teilchenmodell = Korpuskelmodell
- nach Isaac Newton
- Die Lichtquelle sendet Teilchen (Lichtkorpuskeln) aus (vgl Erbsenpistole).
- Einstein formte dieses Modell zur Lichtquantentheorie um. Lichtquanten (Photonen) haben hier ein bestimmtes Energieniveau.
Was erklärt das Wellenmodell?
Was erklärt das Teilchenmodell?
geometrische Optik (4)
Wellencharakter des Lichts wird vernachlässigt.
- Das Licht breitet sich im optisch (transparent) homogenen (einheitlich) Medium (z.B. Fenster, Linse, Luft, Wasser) geradlinig und allseitig aus.
- Lichtstrahlen können sich ungestört kreuzen.
- Der Lichtweg ist umkehrbar
- Außerhalb seiner Bahn kann das Licht keine Wirkung ausüben.
- Licht kommt in der Optik immer von links bzw oben.
Formen von Lichtstrahlen (6)
- Lichtbüschel - flächige Vielzahl von Strahlen (2D; wie man sie auf Papier malt)
- Lichtbündel - räumliche Vielzahl von Strahlen (3D)
- Ein einzier Strahl ist demnach die kleinstmögliche Einheit aus Lichtbüschel/-bündel.
- Lichtstrahlen können parallel sein.
- Lichtstrahlen können divergent sein.
- Lichtstrahlen können konvergent sein.
Nenne ein Beispiel dafür, dass sich Lichtstrahlen ungestört kreuzen können!
Lochkamera
Art der Strahlen
- Reelle Strahlen (wirklich, tatsächlich vorhanden):
Sie lassen sich auf einer Leinwand abbilden. - Virtuelle Strahlen (nur scheinbar vorhanden)
Sie lassen sich nicht auf einer Leinwand abbilden.
Diese Art der Strahlen braucht man zur Konstruktion von Bildern
Reflexion (Zurückwerfung des Lichts) (4)
Je nach Oberflächenbeschaffenheit (ob rauh oder glatt in Bezug auf die Wellenlänge) wird der Lichtstrahl mehr oder weniger regelmäßig reflektiert.
- Gerichtete Reflektion
Bei sehr glatter Oberfläche (in Bezug auf Wellenlänge λ) wird der Lichtstrahl exakt und gleichmäßig reflektiert. - Diffuse Reflexion
Hier führt eine rauhe Oberfläche dazu, dass die Strahlen scheinbar regellos zurückgeworfen werden - Gemischte Reflexion
Hier gibt es sowohl gerichtete als auch diffuse Reflexion - Selektive Reflexion
bezieht sich auf die jeweiligen Körperfarben (z.B. nur blaues Licht wird reflektiert).
Nennen Sie vier Arten der Reflexion!
- gerichtete
- diffuse
- gemischte
- selektive
Am ... findet keine Transmission statt.
Nahezu alles wird reflektiert.
exaktes Bild
aber Vorderfläche sehr empfindlich
Beim ... bietet das Glas Schutz.
Es kann zu Doppelbildern kommen.
Das ... besagt:
ε = ε'
(einfallender Lichtstrahl = ausfallender Lichtstrahl)
Was ist das Reflexionsgesetz? (4)
- Einfallender Lichtstrahl und ausfallender Lichtstrahl bilden mit dem Lot gleiche Winkel:
ε=ε' - Einfallender Lichtstrahl, Lot und reflektierter Lichtstrahl liegen in einer Ebene.
- Der Lichtweg ist umkehrbar.
- Diese Gesetzmäßigkeit gilt für alle Farben.
Skizziere die Lichtausbreitung
Skizziere den Lichtweg
am Vorderflächenspiegel und
am Rückflächenspiegel!
Was ist ein Planspiegel?
Ein Planspiegel ist ein gerichtet reflektierender Optikkörper mit dem Krümmungsradius = ∞
Bilder am Planspiegel sind immer ... (4)
- seitenverkehrt
- gleich groß
- gleich gerichtet (z.B. aufrecht)
- virtuell
Alle Strecken, die mit der Lichtrichtung gemessen werden, sind ...
Alle Strecken, die gegen die Lichtrichtung gemessen werden, sind ...
Was besagt der Gauß´sche Raum (bzw paraaxiale Raum)?
In der Optik gehen wir oft davon aus (Näherung, Vereinfachung), dass die Strahlen ganz dicht um die optische Achse verlaufen.
Zähle die zwei Arten sphrischer Spiegel auf!
Nenne je ein Beispiel!
- Sammelspiegel (Konkavspiegel, Hohlspiegel),
Bsp. Vergrößerungsspiegel - Zerstreuungsspiegel (Konvexspiegel)
Bsp. Verkehrsspiegel
Zeichne einen Sammelspiegel!
Zeichne einen Zerstreuungsspiegel!
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl von Wasser?
n = 1,33
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl von Luft?
n = 1
Wie lautet der Brechungsindex bzw die Brechzahl des Auges?
n = 1,336
Wieviel beträgt die Lichtgeschwindigkeit in Luft (genauer: im Vakuum)?
c0 = 300 000 km/s
Refraktion nennt man auch ...
Wie berechnet man die Brechzahl eines Mediums?
Formel bitte angeben!
Wann bezeichnet man ein Medium als den dichteren Stoff?
Wenn ein Medium eine höhere Brechzahl hat im Vergleich zu einem Stoff mit einer geringeren Brennzahl.
Wann bezeichnet man ein Medium als den dünneren Stoff?
Einen Stoff mit einer geringeren Brechzahl im Vergleich zu einem Stoff mit einer höheren Brechzahl bezeichnet man als den dünneren Stoff (bzw das dünnere Medium).
Wie lautet das Brechungsgesetz (Formel)?
Ein Medium ist ..., wenn die Brechzahl n an allen Stellen den gleichen Wert hat
Ein Medium ist ..., wenn die Brechzahl n NICHT an allen Stellen den gleichen Wert hat
Was ist die Brechzahl n?
Die Brechzahl n eines Mediums ist der Quotient aus der Lichtgeschwindigkeit in Luft (eigentlich exakter im Vakuum) und der Lichtgeschwindigkeit im betreffenden Medium.
Was versteht man unter der Refraktion?
An der Trennfläche zweier durchsichtiger Körper wird ein kleiner Teil reflektiert und ein anderer Teil geht hindurch.
Wenn der Lichtstrahl schräg auftrifft, ändert sich seine Richtung (Lichtbrechung, Refraktion).
Wovon hängt die Lichtbrechung/Refraktion/Richtungsänderung ab?
Die Richtungsänderung (Lichtbrechung) hängt mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit (je nach Medium) des Lichts beim Auftreffen auf das andere Medium zusammen.
Wozu dient die Brechzahl n als Kennzahl?
Um die jeweiligen Lichtgeschwindigkeiten in versch. Medien zu vergleichen und damit zu rechnen.
Wie lautet das Brechungsgesetz?
