Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Linsen
Linsen in der Optik (und nicht im Topf) sind rundliche durchsichtige Gegenstände, die zur gezielte Ablenkung des Lichtes durch Lichtbrechung benutzt werden. Ist die Rundung nach draußen, wie eine Beule, nennt man die Linse Konvex. Ist die Rundung nach innen, wie eine Delle, nennt man die Linse Konkav.
Eine Linse kann aus jedem durchsichtigen Material gebaut werden. Auch Wasser könnte als Baumaterial einer Linse dienen.
Konvexe Linsen sind Sammellinsen, paralleles Licht wird daher nach einer konvexen Linse an einem Punkt gesammelt. Dieser Punkt wird Brennpunkt genannt, weil man beobachtet hat, dass die Strahlen der Sonne, die durch eine konvexe Linse gesammelt werden, zur Erzeugung von Feuer benutzt werden können: in diesem Fall brennt der Punkt tatsächlich.
Konkave Linsen sind Zerstreuungslinsen, paralleles Licht wird nach einer konkaven Linse von der parallelen Achse hinweg abgelenkt. In diesem Fall wird der Brennpunkt durch die Verlängerung der zerstreuten Strahlen zurück in die Richtung der Lichtquelle definiert (siehe Bild).
Es gibt auch Linsen (Menisken genannt), die auf einer Seite Konvex und auf der anderen Konkav sind. In diesem Fall soll man denken, wo die Linse dicker ist, um zu entscheiden, ob sie eine Sammel- oder eine Zerstreuungslinse ist. Ist die Dicke größer in der Mitte, wie in einer konvexen Linse, dann ist die Meniskuslinse eine Sammellinse. Ist die Dicke größer am Rand, wie in eine konkave Linse, ist die Meniskuslinse eine Zerstreuungslinse.
Eine sphärische Linse ist diejenige, deren Oberfläche wie die Oberfläche einer Kugel ist. Der Brennpunk einer sphärischen Linse lässt sich (annähernd) durch folgende Formel berechnen:
f ist der Abstand zwischen Linse und Brennpunkt, n´ und n der Brechungsindex der Linse bzw. des Mittels, in dem sich die Linse befindet, R1 und R2 die Radien der kugelförmigen Oberflächen der Linse. Vorsicht: R1 und R2 haben einen positiven Wert, nur bei konkaven Oberflächen, bei Konvexen sind sie (bei Konvention) negativ!