Grundlagen der Optik: Reflexion, Brechung und Instrumente

Gesetz der Reflexion

Das Gesetz der Reflexion tritt auf, wenn Lichtstrahlen, die von einem Medium kommen, auf ein anderes Medium treffen und in das ursprüngliche Medium zurückgeworfen werden.

Spiegel

Ebenenspiegel (Flache Spiegel)

Ebenenspiegel werden häufig verwendet. Sie sind diejenigen, die wir jeden Morgen benutzen, um uns anzusehen. In ihnen sehen wir unsere Reflexionen, ein unverzerrtes Bild.

Reflexion und Bildumkehr

Dieser Begriff beschreibt den Fall, wenn das Bild umgekehrt wird (z. B. seitenverkehrt).

Spiegelnde (Spekulare) Reflexion

Tritt auf, wenn die Oberfläche eines Materials mikroskopisch glatt und flach ist.

Diffuse Reflexion

Tritt auf, wenn die Oberfläche eines Materials "rau" ist.

Hohlspiegel (Konkavspiegel)

Die spiegelnde Fläche liegt innerhalb einer Kalotte (Kugelabschnitt). Die reflektierten Lichtstrahlen konvergieren im Fokus.

Konvexspiegel

Die reflektierende Oberfläche ist die Außenseite einer Kalotte. Die reflektierten Lichtstrahlen divergieren, aber ihre Verlängerungen schneiden sich im Mittelpunkt (Fokus).

Brechung des Lichts

Die Brechung des Lichts ist die Richtungsänderung eines Lichtstrahls beim Übergang von einem Medium in ein anderes (typischerweise von einem weniger refraktiven zu einem stärker refraktiven Medium oder umgekehrt).

Komponenten der Brechung

• Einfallender Strahl: Er ist der Strahl, der auf die Oberfläche zwischen zwei Medien trifft.
• Gebrochener Strahl: Der Strahl, der durch das andere Medium geht.
• Einfallswinkel: Der Winkel, der zwischen dem einfallenden Strahl und der Normalen gebildet wird.
• Brechungswinkel: Der Winkel zwischen der Normalen und dem gebrochenen Strahl.
• Normale: Ist senkrecht zur Oberfläche, die die Medien trennt.

Linsen

Sammellinsen (Konvexe Linsen)

Sammellinsen vergrößern die scheinbare Größe des beobachteten Objekts. Eine Sammellinse bricht die Lichtstrahlen, sodass sie konvergieren.

Zerstreuungslinsen (Konkave Linsen)

Diese Linsen sind in der Mitte dünner als an der Peripherie und erzeugen virtuelle Abbilder realer Objekte (unabhängig von deren Position). Deshalb wird nicht die gleiche Methode verwendet, um die Brennweite einer konvergenten Linse zu bestimmen.

Optische Instrumente

Lupe

Eine Lupe ist ein optisches Instrument, dessen Hauptteil eine Sammellinse ist und dazu dient, eine vergrößerte Ansicht eines Objekts zu erhalten.

Mikroskop

Ein Mikroskop ist ein Instrument zur Betrachtung von Objekten, die zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

Refraktor (Linsenteleskop)

Ein Refraktor ist ein optisches Teleskop, das Bilder von fernen Objekten mithilfe eines Systems von Linsen aufnimmt, die das gebrochene Licht konvergieren lassen.