Strahlenoptik
Einführung
Basiswissen
Strahlengänge, Lupen, Brennweite, Reflexion und Brechung: das sind Fachworte aus der sogenannten Strahlenoptik: man stellt sich Licht mit Hilfe unendlicher langer gerader Linien vor. Dazu hier eine kurze Einführung:
Oft der Einstieg in die Physik
◦ Die Schulphysik führt die Optik meist über die Strahlenoptik ein.
◦ Licht wird mit Hilfe von geraden Linien, den Strahlen gezeichnet.
◦ Mit der Strahlenoptik können viele optische Geräte gut erklärt werden.
◦ Man kann damit Lupen, Photokameras, Parabolantennen und vieles mehr berechnen.
◦ Die dazu nötige Mathematik ist vergleichsweise einfach.
Was kann die Strahlenoptik beschreiben?
◦ Die Entstehung von => Schatten
◦ Die Brechung von Licht => Snelliussches Gesetz
◦ Die Spiegelung von Licht => Lichtreflexion
◦ Die Bündelung von Licht => Linsenformel
Wie exakt ist die Strahlenoptik?
◦ Für viele praktische Aufgaben ist die Strahlenoptik die beste Methode.
◦ Ihr großer Vorteil ist, dass man zu ihrer Anwendung wenig Theorie benötigt.
◦ Es gibt aber auch Phänomene von Licht, bei der die Strahlenoptik versagt.
◦ Das sind alle Erescheinungen rund um Interferenz und Beugung.
◦ Damit beschäftigt sich die sogenannte => Wellenoptik
Was meint hier das Wort "Strahl"?
◦ Strahlen sind gerade Linien mit einem Anfang aber ohne Ende.
◦ In der Mathenmatik heißen Strahlen oft auch Halbgeraden.
◦ In der Strahlenoptik denkt man sich aus solchen Strahlen bestehend.
◦ Der Strahl fängt in der Lichtquelle an und geht dann unendlich weit in eine Richtung weiter.
Welche Eigenschaften haben die gedachten Lichtstrahlen?
◦ In homogenem Material sind die Lichtstrahlen gerade.
◦ An der Grenze zwischen zwei homogenen isotropen Materialien gilt das => Reflexionsgesetz
◦ An der Grenze zwischen zwei homogenen isotropen Materialien gilt das => Brechungsgesetz
◦ Der Strahlengang ist umkehrbar, die Lichtrichtung auf einem Lichtstrahl ist belanglos.
◦ Die Lichtstrahlen durchkreuzen einander, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.
◦ Die Lichtstrahlen sind sofort vollständig vorhanden, sie brauchen keine Zeit, um zu entstehen.
Was meint homogenes Material?
◦ Das sind Materialien, die an jeder Stelle die gleiche Eigenschaften haben.
◦ Sie sind also zum Beispiel nicht an manchen Stellen dichter, an anderen dünner.
◦ Man denkt sich Luft, Wasser und Glas zum Beispiel oft als homogen (was sie aber nicht sind).
Was meint isotropes Material?
◦ Das sind Materialien, in denen sich Licht in alle Richtungen gleich verhält.
Besteht Licht wirklich aus solchen Strahlen?
◦ Nein, woraus Licht besteht weiß man nicht.
◦ Mit der Strahlenoptik macht man auch meistens kleine oder große Fehler.
◦ Ihr Vorteil ist aber, dass die nötige Mathematik nicht zu schwer ist.
◦ Man benutzt die Strahlenoptik oft, um schnell in etwa richtige Ergebnisse zu bekommen.
◦ In vielen Anwendungsfällen bietet sie ausreichend gute Lösungen.
Wer zweifelte die Strahlenoptik zuerst an?
◦ Im Jahr 1665 wurde ein Buch von einem italienischen Jesuiten veröffentlicht.
◦ Darin beschrieb er Schatten und den Effekt der Beugung von Licht.
◦ Er schrieb, dass die Phänomene nicht verträglich seien mit ...
◦ einer geradlinigen Ausbreitung von Licht.
◦ Mehr unter => Francesco Maria Grimaldi
Gibt es auch andere "Optiken"?
◦ Ja.
◦ Die Strahlenoptik arbeitet mit Strahlen als Modell für Licht.
◦ Es gibt zum Beispiel auch eine sogenannte Wellenoptik.
◦ Sie arbeitet mit Licht im Wellenmodell.
◦ Desweiteren gibt es eine Optik mit Lichtteilchen ...
◦ und verschiedene Kombinationen.
◦ Mehr dazu unter => Optik
Fachwortliste
=> Goethes Wasserhebungsversuch
=> Versuch Unterwasserlupe
=> Snelliussches Gesetz
=> Parabolspiegel
=> Lichtreflexion
=> Linsenformel
=> Lichtbrechung
=> Lichtbeugung
=> Strahlenatz
=> Lichtstrahl
=> Brennweite
=> Brennpunkt
=> Kollimator
=> Plankonvex
=> Plankonkav
=> Linsenauge
=> Lochauge
=> Bikonvex
=> Bikonkav
=> Kamera
=> Konvex
=> Konkav
=> Linse
=> Licht
=> Optik
=> Fokus
Synonyme
=> Geometrische Optik
=> Strahlenoptik
