Linsenarten

Sammellinsen (Konvexlinsen)
sind in der Mitte dicker als am Rand:

Zerstreuungslinsen (Konkavlinsen)
sind am Rand dicker als in der Mitte:

Der hintere Namensteil gibt jeweils die Grundeigenschaft der Linse an.

Die Sammeleigenschaft von Konvexlinsen und die Zerstreuungswirkung von Konkavlinsen kann man mit Hilfe der Brechungseigenschaften von Prismen erklären:

Besondere Lichtstrahlen bei Sammellinsen

Wir untersuchen, welche Auswirkungen Sammellinsen auf einzelne Lichtstrahlen haben. Dazu lassen wir untereinander parallele Lichtstrahlen und auch einzelne Lichtstrahlen (mit Hilfe einer dreifach bzw. einfach geschlitzten Blende) auf eine Linse fallen. Um die Beobachtungen besser beschreiben zu können, werden allgemein folgende Bezeichnungen vereinbart:

Die waagerecht durch den Mittelpunkt der Linse verlaufende Linie wird optische Achse genannt. Die senkrecht auf der optischen Achse stehende Ebene durch den optischen Mittelpunkt der Linse heißt Mittelebene, Hauptebene oder Linsenebene.

Ergebnisse:
  • Die Lichtstrahlen verlaufen i.a. nicht geradlinig durch die Linse sondern knicken an den Übergangsstellen zwischen Luft und Glas ab (Brechung).
  • Waagerecht einfallende parallele Lichtstrahlen (d.h. parallel zur optischen Achse einfallende Lichtstrahlen) werden durch einen gemeinsamen Punkt gebrochen, dem Brennpunkt F.
  • Schräg (zur optischen Achse) einfallende parallele Lichtstrahlen werden ebenfalls durch einen gemeinsamen Punkt gebrochen. Er liegt (ungefähr) oberhalb oder unterhalb des Brennpunktes (in der Brennebene).
  • Lichtstrahlen, die durch den Mittelpunkt der Linse gehen (Mittelpunktstrahlen), ändern ihre Richtung nicht.
  • Lichtstrahlen, die durch den Brennpunkt der Linse gehen (Brennstrahlen), verlaufen anschließend waagerecht (parallel zur optischen Achse).
  • Der Lichtweg ist also umkehrbar.

Zur Vereinfachung werden nicht die tatsächlich auftretenden zwei Brechungen an den Rändern der Linse eingezeichnet, sondern nur eine Brechung an der Mittelebene. Diese Vereinfachung ist für dünne Linsen genau genug und liefert brauchbare Ergebnisse:

Parallelstrahl
Mittelpunktstrahl
Brennstrahl

Die Entfernung des Brennpunkts F vom Mittelpunkt der Linse wird Brennweite f genannt.

Die zur Mittelebene parallele (und damit auch senkrecht zur optischen Achse stehende) Ebene durch den Brennpunkt heißt Brennebene.

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