Optik
Du findest hier zuerst die Themen und Fachbegriffe, zu denen du etwas sagen können musst. Dann gibt es Texte zu den Themen mit hellblauen Zusammenfassungen, die wichtig sind. Zuletzt werden ein paar Bilder gezeigt, die du erläutern können solltest.
Optik, die Lehre vom Licht. Wichtig ist die geradlinige Ausbreitung von Licht; Licht kann daher als Bündel von Lichtstrahlen betrachtet werden.
Lichtstrahlen werden von Oberflächen reflektiert. Es gilt das Reflexionsgesetz. Mit diesem Gesetz kann das Spiegelbild bei ebenen Spiegeln, Wölbspiegeln und Hohlspiegeln erklärt werden.
Lichtstrahlen werden an Grenzschichten zwischen zwei Stoffen gebrochen, wenn diese durchscheinend sind, also Luft, Wasser, Glas, Diamant u. ä. Lichtbrechung ist wichtig für die Bildentstehung bei Linsen. Bricht man weißes Licht an einem Dreiecksprima, so sieht man ein farbiges Spektrum wie beim Regenbogen: Weißes Licht besteht also aus Farben.
Dementsprechend folgende Themenübersicht:
- Lichtausbreitung, Lichtstrahlen
- Reflexion, Reflexionsgesetz, Spiegel
- Lichtbrechung und Linsen
- Auge und Korrekturlinsen
- Farben, Farbaddition, Farbsubtraktion
Es geht los mit der Lichtausbreitung. Das brauchen wir eigentlich nur deswegen: Damit man Bilder bei optischen Linsen konstruieren kann (und in vielen anderen Zusammenhängen), muss man wissen, dass Licht ein Bündel von Lichtstrahlen ist.
Lichtstrahlen werden von Oberflächen zum Teil aufgenommen (absorbiert) und zum Teil reflektiert. Wird z. B. ein weißer Körper mit Licht bestrahlt, reflektiert er das gesamte Licht. Ein schwarzer Körper reflektiert praktisch kein Licht sondern absorbiert alles. Durch das reflektierte Licht können wir Gegenstände also erst sehen. Zunächst betrachten wir die Reflexion bei Spiegeln
Für Spiegel, die nicht eben sind sondern gebogen, schau dir folgende Filme an:
BR-alpha: Hohl- und Wölbspiegel
Während ein Spiegel an jedem Punkt in genau eine Richtung das einfallende Licht reflektiert, reflektieren alle nicht glänzenden Materialien das Licht in alle möglichen Richtungen - man spricht von diffuser Reflexion.
An Grenzschichten zwischen zwei verschiedenen, durchscheinenden Medien tritt Lichtbrechung auf. Sie ist wichtig für das Verständnis der Funktionsweise von Linsen, aber auch für die Zerlegung von Licht in Farben.
Jetzt folgen die (optischen) Linsen allgemein.
Nun betrachten wir bei der Sammellinse speziell die Bildkonstruktion mit den sogenannten Hauptstrahlen.
Eine wichtige Anwendung von Linsen betrifft das Auge und Sehen
Ein Aspekt aus dem Alltag: Bringt man einen Körper dicht an eine Sammellinse, genauer zwischen Linse und ihren Brennpunkt, dann ist die Sammellinse eine Lupe. Bei der Lupe ist das Bild aber nicht seitenverkehrt und steht auch nicht auf dem Kopf, wie es im Text erklärt wird, sondern das Bild ist seitengerecht und steht aufrecht.
Die Hauptstrahlen schneiden sich auch nicht auf der Seite des Betrachters (des Auges), sondern wie bei der Zerstreuungslinse scheinbar auf der Seite des Gegenstandes. Es entsteht ein virtuelles Bild.
Merke: Reelle Brennpunkte und Bildpunkte kann man auf einem Bildschirm/Blatt Papier sichtbar machen. Virtuelle Brennpunkte, Bildpunkte und Bilder können nicht auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden. Dass sich die Hauptstrahlen scheinbar auf der (vom Auge aus betrachteten) anderen Seite schneiden, ist eine Konstruktion des Gehirns.
Es folgen die Betrachtungen zu farbigem Licht.
Zu Aufgabe 5: Eine einzelne Spektralfarbe lässt sich nicht weiter zerlegen. Wenn das möglich wäre, dann würde sie ja schon bei der ersten spektralen Zerlegung zerlegt worden sein.
Zu Aufgabe 6: Weißes Licht besteht aus ganz vielen Farben, die das Auge aber nicht unterscheiden kann.
Weißes Licht kann nicht nur in farbiges Licht zerlegt werden, es können alle Farben aus drei Grundfarben gemischt werden. Wichtigste Beispiele sind Displays, Bildschirme u. ä. (additive Farbmischung) und der Vierfarbdruck (subtraktive Farbmischung, die vierte Farbe ist schwarz).
Und zum Schluss nun einige Bilder, die du mit deinem Wissen über die Optik erklären sollst.
1. Welches ist das grundlegende Phänomen. Erkläre (ggf. mit einer Zeichnung).
2. Mal dunkel, mal hell. Wieso?
3. Beschreibe und erkläre auch hier.
4. ???
5. Wie wirken diese Linsen? Wofür könnte man sie einsetzen?
6. Wie muss der Fischer den Fisch anpeilen?
