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Optik

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Langue Deutsch
Catégorie Physique
Niveau Autres
Crée / Actualisé 23.03.2021 / 26.04.2025
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Unterscheiden SIe UV-A / UV-B / UV-C Strahlung

  • UV A 380 bis 315 nm
    • bewirkt Bräunung der Haut
    • Künstliche Lichtquelle im Solarium
  • UV B 316 bis 280 nm
    • wird urch HH und BH absorbiert
    • bewirkt Sonnenbrand
  • UV C 280 bis 1 nm
    • Künstliche Lichtquellen Elektroschweissung
    • bewirkt schwerste Verbrennungen

Was ist die Interferenz?

Beschreibt Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen. Sie tritt bei jeder Art von Wellen auf (Lichtwellen, Schallwellen, Radarwellen, Materiewellen)

Konstruktiver= überlagern sich die Amplituden kommt es zur Verstärkung

Destruktiv= findet keine Überlagerung statt, kommt zur Abschwächung bis zur vollständigen Auslöschung.

wann liegt eine Kohärenz vor?

  • Wellen den gleichen Ursprung haben
  • Wellen die selbe Schwingung besitzen
  • Wellen eine feste Phasenbeziehung aufweisen

Interferenz ist nur möglich wenn auch eine Kohärenz zw. den Wellen besteht.

Erklären SIe die Beugung mit strahlenoptik und Wellenoptik

  • Strahlenoptik = Tritt Lichtstrahl auf ein Hindernis, so verlaufen die Strahlen an den Rändern des Hindernisses geradlinig vorbei und hinter dem Hindernis entsteht ein Schatten

 

 

  • Wellenoptik= An Eckpunkten eines Hindernisses bilden sich aus der eingehenden ebenen Welle neue gekrümmte Wellen. Somit entsteht auch Licht hinter einem HIndernis

Was besagt das Teilchenmodell?

Isaac Newton war der Meinung dass eine Lichtquelle Lichtteilchen aussendet. Licht sein ein Strom von Lichtteilchen. 

Albert Einstein besagt mit Quantentheorie ; dass Licht zwar keine Masse besitzt aber über ein bestimmtes Quantum Energie verfügt. Photoenergie wird von einer Lichtquelle ausgestossen und fliegt gradlinig weiter.

Korpuskelmodell= geht von gradlinig und nicht wellenförmigen Ausbreitung des Lichtes aus.

Was ist Dualismus des Lichtes?

Dualismus = zwei enthaltend

heutige Bezeichnung für Licht. Da das Licht sowohl dem Wellen als auch dem Teilchencharakter zugeordnet werden kann. Es gibt Lichterscheinungen die mit dem Wellenmodell und auch dem Korpuskelmodell erklärt werden können. Andere Lichterscheinungen lassen sich nur mit dem einen oder dem anderen Modell erklären.

Welche Arten von Lichtbündel unterscheidet man?

  • Parallele Lichtbündel
  • Diffuser Lichtbündel
  • Divergente Lichtbündel
  • Konvergente Lichtbündel

Was ist Polarisation?

ist eine Eigenschaft von Transversalwellen und somit ein Teil der Wellenoptik.

Transversalwellen breiten sich senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung aus.

Polarisation dient der Herstellung einer festen Schwingungsrichtung von den unregelmässigen Schwingungen der Transversalwellen des natürlichen Lichtes. Das bedeutet, polarisiertes Licht schwingt nur noch in einer festen Ebene.

Was ist ein Polarisationsfilter?

sorgen dafür dass das Licht nur noch in einer Schwingungsrichtung durtchhelassen wird. Idealerweise wird nur noch der Teil des Lichtes durchgelassen, der parralel zur Polarisationsrichtung schwingt.

Polarisationsfilter reduzieren das Licht um 50%

Welche Arten von Polarisation unterscheidet man?

  • linear
  • zirkular
  • elliptisch

Wie funktioniert Lineare Polarisation?

Trifft ein Lichtstrom auf ein Strichgitter mit kleinen Gitterabständen, so wird der Teil des Lichtes der in Richtung des Gitters schwingt vollständig durchgelassen. Der andere Teil wird absorbiert.

Polarisatoren bestehen aus einem Strichgitter das nur das Licht durchlässt das die gleiche Strichrichtung besitzt.

Nimmt man einen zweiten Polfilter (Analysato) dazu in gleicher Strichrichtung gelangt gesamte polarisierte Licht hindurch. Wird Analysator um 90° verdreht gelangt gar kein Licht mehr hindurch. Mithilfe des Analysators kann die Polarisationsrichtung bestimmt werden.

Wie funktioniert die zirkulare Polarisation?

werden zwei linear plarisierte Wellen mit gleicher Ausbreitungsrichtung und gleicher Frequenz aber mit einem Phasenunterschied von 90° überlagert.

Wellenberg einer Welle triftt auf Nullstelle der anderen Welle. Wellental der einen Welle trifft auf die Nullstelle der anderen. Auslenkungen beider Wellen addieren sich und drehen im/entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Achse

 

Wo findet die Zirkuläre Polarisation Anwendung?

passiven 3D Fernsehern und im 3D Kino. AUf Bildschirm wird ein Filter aufgebracht, welcher abwechselnd jeder Zeile auf dem Bildschirm eine andere Polarisation gibt. Zuschauer trägt eine Brille mit Polfilter die so eingearbeitet sind dass das eine Auge alle geraden und das anderer alle ungeraden Zeilen wahrnimmt. Somit sieht jedes Auge ein Bild. Im Sehzentrum werden diese übereinandergelegt und räumliches Bild entsteht.

Was unterscheidet eine elliptische Polarisation zur zirkulären?

Bei einem beliebigen Phasenunterschied ensteht eine elliptische Polarisation. Die Auslenkung beider Wellen beschreibt dabei eine Ellipe. Die Funktionsweise ist wie bei der zirkularen Polarisation.

Zählen sie die Möglichkeiten auf, um plolarisiertes Licht zu erzeugen.

  • Polarisation durch Folien
  • Polarisation durch Doppelbrechung
  • Polarisation durch Dichroismus
  • Polarisation durch Reflexion

Wie funktioniert die Polarisationsmethode, welche in Optik am häufigsten angewendet wird?

  • Durch Folie
    • Kunststofffolie wird gestreckt, dass scih die Moleküle gitterförmig anordnen. Dadurch wir die Folie doppelbrechenden (Lichtstrahl wird in zwei Strahlen in unterschiedlichen Ebenen aufgeteilt.
    • Polafolie wird zwischen zwei Brillengläser verklebt
    • Nachteil : erhöhte Empfindlichkeit bei Nylor und Bohrbrillen

Nennen sie die Eigenschaften der Polarisation durch Reflexion?

  • unter bestimmten Voraussetzungen ist der reflektierte ANteil sogar zu 100% polarisiert
  • Dieses liegt dann vor wenn der Einfallswinkel des Lichtes gleihc dem Polarisationswinkel entspricht.
  • Polarisationswinkel wird auch Brewsterwinkel genannt
  • Brewsterwinkel ist gegeben wenn der gebrochene Anteil des Lichtes und der reflektierte Anteil genau 90° zueinander stehen

Wie müssen Polarisierende Sonnenbrillengläser eingeschliffen werden? Warum?

  1. Die Analysatoren werden in 90° eingeschliffen
  2. damit die störenden Reflexe welche das waagrecht schwingende Licht welches von Wasseroberfläche reflektiert wird ausgelöscht wird.

Für welche Tätigkeiten kann Polarisation angewendet werden?

  • Angler & Wassersport = Refleyminderung an Wasseroberfläche (90°)
  • Autofahrer = gleich wie Angler
  • Refraktion = Bildtrennung zw. rechten und linken AUge (linear und zirkular)
  • Fotooptik = MInderung der Luftspiegelung
  • Mikroskop = MInderung Reflexion der Glasplatte
  • Spannungsprüfer = SPannungen im BG führen zu farblich veränderten Linie, die durch DIchte die Höhe der Spannung anzeigen
  • 3D Brillen = um die beiden, von zwei verschiedenen Punkten aufgenommen, übereinander projizierten Bilder für rechts und links zu trennen
  • LCD Bildschirme = Lineare Plarisationsfilter 

Wann sind Polfilter nicht zu empfehlen?

 

 

  • Bei Piloten = Spannungen in Cockpitscheiben können störend wahgenommen werden. Bei Sonneneinstrahlung und je nach Wetterlage kölnnen andere Luftfahrzeuge durch Reflexe nicht erkannt werden. Navigationsgeräte können schwer erkennbar sein
  • Motorradfahrer = Visier sollte nicht polarisierend sein, da durch Spannungen in Scheibe Farberscheinungen sichtbar werden und störend auswirken.

 Wie wird eine optimale Reflexminderung für die ET erzielt?

Die Phasen und Amplitudenbedingung muss erfüllt sein;

  • Phasenbedingung = Wellenberg eines Wellenzuges und Wellental des anderen Wellzuges müssen zusammenfallen

 

  • Amplitudenbedingung = Amplituden beider Wellenberge müssen gleich gross sein.

Was ist eine Lupe?

Sind Linsen oder auch Linsensysteme die eine Pluswirkung besitzen. 

Entstehende Bild ist virtuell aufrecht und vergrössert aber nur wenn sich Objekt in einfachen objektseitiger Brennweite befindet.

Benutzer kann Objekt akkommodationslos betrachten

Was setzt die Lupennormalvergrösserung voraus?

  • Die Bezugsweite (Entferung Auge-Objekt) beträgt 0.25m
  • Der Abstand Lupe-Auge entspricht der Brennweite der Lupe
  • Objekt befindet sich im objektseitigen Brennpunkt der Lupe
  • Benutzer ist akkommodationslos

Was ist die Brücksche Lupe?

Um den freien Arbeitsabstand zu vergörssern ohne Lupennomalvergösserung zu verändern wird Brücksche Lupe mit Minuslinse ergänzt

Eigenschaften:

  • Pluslinse und Minsulinse sind vom Betrag gleich gross
  • der bildseitige Brennpunkt der Plusliinse fällt mit der objektseitigen Hauptebene der Minuslinse zusammen
  • Objekt steht in doppelten objektseitigen Brennweite der Lupe
  • doppelter freier Arbeitsabstand
  • Bild befindet sich im undendlichen und Kunde kann akkolos durch Lupe sehen

Wichtig:

  • Gesamtbrechwert entspricht dem Brechwert der Pluslinse
  • Normalvergrösserung der Gesamtlupe entspricht Normalvergrösserung der Plusline
  • Minuslinse hat keinen Einfluss auf Normalvergrösserung der Brückschen Lupe
  • Durch Minuslinse verdoppelt sich freie Arbeitsabstand

Was ist eine Hellfeldlupe?

Plan Konvex Linse mit einer grossen Mittendicke.

Planseite wird direkt auf das Lesegut gelegt

Nennen SIe die Eigenschaften zur Hellfeldlupe/Visolettlupe

  • Abbildungsmassstab ist 1.8 
  • Durchmesser spielt für Vergrösserung keine Rolle
  • Hat Betrachter hohes Akkovermögen ist 6X Vergrösserung möglich
  • Durch Sammelwirkung wird Licht im Objekt geündelt. Objekt ist doppelt so hell beleuchtet wie Umgebung
  • optimale Verhältnis zw. Lupenhöhe und Kugelradius beträgt 4/3
  • Hellfeldlupen werden aus GLas oder Kunststoff gefertigt
  • zitterfreies Bild möglich
  • handlich, kompakt und preisgünstig

Was ist eine Sehbehinderung?

Sehbehinderung ist eine pathologische Veränderung des Auges, der Sehbahn oder Sehzentrum

Diese ist durch Brillengläser oder KL nicht korrigierbar

Eine Lochblende bringt bei der Refraktion keine Besser

Was ist eine Fehlsichtigkeit?

Gesundes Auge bestitzt einen Baufehler

dieser kann durch BG und KL korrigiert werden

Fernpunkt liegt nicht im Unendlichen vor Auge

Wer ist nach Bundessozialhilfegesetz sehbehindert?

  • Visus mit Brille auf besseren Auge zw. 0.3 und 0.02
  • Visus kleiner 0.02 = blind
  • Visus mit Brille bei einer Arbeitsentfernung von 33cm liegt unter 0.3 (Zeitungsdruck nicht lesbar)
  • bei erheblichen Gesichtsfeldeinschränkungen

Nennen Sie Ursachen für Sehbehinderungen?

  • Veränderung System Auge = HH- Linsen- oder Glaskörpertrübung
  • Unregelmässige Flächen = zum Beispiel Astigmatismus irregularis oder Keratokonus
  • Netzhautdefekte und Netzhauterkrankungen = Netzhautrisse oder Ablösung bei hochgradiger Myopie, Blutungen der Netzhaut Tumore senile Makula-Degeneration, Zentralskotom

Was ist für das Sehen eines Objektes ausschlaggebend?

  • Grösse und Entfernung des Objektes
  • Helligkeit
  • Kontrast
  • Qualität des Netzhautbildes
  • Qualität der Gehirnverarbeitung

Ohne Verordnung kein Abgabe einer vergrössernden Sehhilfe!

Vergrösserung so gering wie möglich und so hoch wie nötig wählen!

Wie hoch muss Visus sein für Orientierung im Freien?

Wie hoch muss der Visus sein um lesen zu können?

Wie ist der Aufbau einer vergrössernden Sehhilfe?

ist immer ein System aus Fernrohr und Lupe

Fernrohr ist immer ein afokales System = kein sammelndes und kein zerstreuendes System. Ist auf Unendlich eingestellt = Strahlen treten parallel zur optischen Achse ein und auch parallel wieder aus.

Vergleichen Sie das Galilei-Fernrohr und das Kepler-Fernrohr

Galilei Vergrösserung 1.8

  • Vorteile
    • kurz
    • leicht
    • billig
    • aufrechtes Bild
  • Nachteile
    • keine hohe Vergrösserung
    • geringer freier Arbeitsabstand
    • kleines Sichtfeld

Kepler Vergrösserung 3.8

  • Vorteile
    • höhere Vergrösserung möglich
    • grösserer freier Arbeitsabstand möglich
    • grosses Sichtfeld
  • Nachteile
    • längere Bauweise
    • teuer
    • schwer
    • kopfstehendes Bild
    • zentrierkritisch

Welche Werte benötigt es für Berechnung einer vergrössernden Sehhilfe?

  • Notwendige Vergrösserung
  • Dioptrische Stärke der Lupe
  • Freier Arbeitsabstand
  • Sehfelder
  • Deutliche Sehbereiche bei Akkommodation

Was bedeutet Licht für Rechtsichtige?

  • Helligkeit
  • Wärme
  • Leben
  • Wohlbefinden

Was kann Licht für Sehbehinderte bedeuten?

  • Blendung
  • Kopfschmerzen
  • Unwohlsein bis hin zur Qual
  • Vermindertes Kontrastsehen
  • Verschlechterung der Sehleistung
  • Farbeindrücke verschwimmen

Nennen sie den Unterschied zw. Lichtschutzgläsern und Kantenfilter?

Lichtschutzgläser = reduzieren Licht gleichmässig über das ganze Spektrum . Es wird nur dunkler der Kontrast sinkt und Sehleistung nimmt ab.

 

Kantenfilter = filtern das kurzwellige Licht aus sichtbaren Spektrum heraus. An einer genau definierten Stelle schneidet Kantenfilter das energiereiche Licht ab. Alle kurzwelligen Strahlen vor dieser Stelle werden absorbiert. Um störende Reflexe zu minimieren werden Kantenfilter mit einem Polarisationsfilter kombiniert, Farbe wird dunkler.

Nennen Sie die Unterteilung von Kantenfilter und die Unterschiede.

  • UV Blocker
    • bewirken Absorbtion von 100% mit Wellenlänge von unter 400nm 
    • komplette UV Licht wird absorbiert.
  • Blue Blocker
    • absorbieren UV-Licht und energiereiche blaue Licht