Geometrische Optik: Prismen und Linsen

Optische Prismen

Durchsichtiger Körper, meist Glas
Typische Form: dreieckige Säule
Brechung: Wechsel von einem Medium in ein anderes mit unterschiedlicher Dichte
- Erst zum Lot, dann vom Lot
- Änderung der Richtung des Lichts (Deviation)
Einflussfaktoren:
- Winkel des Prismas (Gamma)
- Brechungsindex des Glases (n)
- Brechungsindex-Formel: $n = \frac{c_{vac}}{c_{medium}}$, Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten
Dispersion:
- Für violettes Licht größer als für rotes Licht
- Weiße Licht wird in Spektralfarben aufgeteilt
Beispiele und Phänomene:
- Totalreflexion: Lichtstrahl tritt nicht ins andere Medium ein
- Umkehrprisma: Lichtstrahl wird durch doppelte Totalreflexion zurückgeworfen

Grundlegende Funktionsweise ähnlich wie Prismen, aber andere geometrische Form
Linsentypen:
- Bikonkave Linse: zwei konvexe Flächen
- Bikonvexe Linse: zwei konkave Flächen
- Plan-konvex/konkav: eine plane und eine konvexe/konkave Fläche
- Konkav-konvex/Konvex-konkav: eine konkave und eine konvexe Fläche
Eigenschaften:
- Kugelflächenidealerweise sphärische Linsen
- Linsensysteme: Kombination mehrerer Linsen, um Abbildungsfehler zu minimieren

Samme Linse (bikonvex): Parallele Lichtstrahlen werden im Brennpunkt gesammelt
- Zerstreuungslinse (bikonkav): Parallele Lichtstrahlen werden zerstreut, Brennpunkt erscheint vor der Linse
Durchführung von Experimenten zur Bestimmung der Brennweite
- Paralleles Strahlenbündel: Brennweite kann durch den Abstand des Brennpunkts von der Linse ermittelt werden

Strahlen durch die Linse modellieren kann durch Prismen ersetzt werden
Deviation:
- Winkeländerung (Delta) als Summe von alpha-Winkeln
Grundformel: $\frac{1}{f} = (n - 1) (\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2})$
Spezialfälle:
- Gleiche Krümmungsradien und Brechungsindex von 1,5: $f = R$
- Plan-konvexe Linse: Brennweite doppelt so groß

Definition: $D = \frac{1}{f}$
Dimension: $Meter^{-1}$
Beispiel zusätzliche Erkenntnisse:
- Doppelte Brechkraft bei bikonvex im Vergleich zu plan-konvex