Skip to content
Snippets Groups Projects
Commit 991670da authored by Roger Wolf's avatar Roger Wolf
Browse files

updates fpr restructuring

parent eb8929eb
No related branches found
No related tags found
No related merge requests found
# Hinweise für den Versuch Geometrische Optik
## Aufgabe 3: Aufbau optischer Instrumente [2/3]
## Strahlengang eines Mikroskops
### Strahlengang eines Mikroskops
Ein Mikroskop **bildet Gegenstände G, in sehr kleinen Abständen vergrößert ab**. Der Strahlengang eines Mikroskops unter *Normalvergößerung* (bei entspanntem Auge) ist in **Abbildung 1** gezeigt.
Ein Mikroskop bildet Gegenstände $G$, in sehr kleinen Abständen vergrößert ab. Der Strahlengang eines Mikroskops unter *Normalvergößerung* (bei entspanntem Auge) ist in **Skizze 5** gezeigt.
---
<img src="../figures/Mikroskop.png" width="900" style="zoom:100%;" />
<img src="../figures/Mikroskop.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
**Skizze 5** (Strahlengang eines Mikroskops bei Normalvergößerung)
**Abbildung 1**: (Strahlengang eines Mikroskops bei Normalvergößerung)
---
Die linke Linse wird als *Objektiv* bezeichnet, die rechte Linse als *Okular*. Der Strahlengang ähnelt dem des Kepler-Fernrohrs, mit dem Unterschied der gewählten Brennweite des Objektivs. Dieses hat die Aufgabe $G$ unter sehr kurzen Abständen auf das (reelle) Zwischenbild $B$ abzubilden, die Brennweite $f_{1}$ ist also klein zu wählen, während sie für das Kepler-Fernrohr, zum Zwecke einer möglichst hohen Vergrößerung, groß zu wählen ist. Das Okular hat die gleiche Funktion, wie für das Kepler-Fernrohr: Sie bildet $G$ in ein virtuelles Bild $B$ paralleler Strahlen unter dem Winkel $\beta$ ab. Die Vergrößerung $V$ ergibt sich aus dem Quotienten der Winkel, unter denen $G$ betrachtet wird. Der Winkel $\beta$ berechnet sich aus
Die linke Linse wird als *Objektiv* bezeichnet, die rechte Linse als *Okular*. Der Strahlengang ähnelt dem des Kepler-Fernrohrs, mit dem Unterschied der gewählten Brennweite des Objektivs. Dieses hat die Aufgabe G unter sehr kurzen Abständen auf das (reelle) Zwischenbild B abzubilden, die **Brennweite $f_{1}$ ist also klein zu wählen**, während sie für das Kepler-Fernrohr, zum Zwecke einer möglichst hohen Vergrößerung, groß zu wählen ist. Das Okular hat die gleiche Funktion, wie für das Kepler-Fernrohr: Es bildet G in ein virtuelles Bild B paralleler Strahlen unter dem Winkel $\beta$ ab. Die Vergrößerung $V$ ergibt sich aus dem Quotienten der Winkel, unter denen G betrachtet wird. Der Winkel $\beta$ berechnet sich aus
$$
\begin{equation*}
\beta=\frac{B}{f_{2}}
\end{equation*}
$$
Der Winkel $\alpha$ berechnet sich aus dem Quotienten aus $G$ und der Bezugssehweite
Der Winkel $\alpha$ berechnet sich aus dem Quotienten aus G und der Bezugssehweite
$$
\begin{equation*}
\alpha=\frac{G}{s}.
\end{equation*}
$$
Um die einzige Unbekannte $G$ aus dem Verhältnis aus $\beta$ und $\alpha$ zu eliminieren verwenden wir die Linsengleichung
Um die einzige Unbekannte G aus dem Verhältnis aus $\beta$ und $\alpha$ zu eliminieren verwenden wir die Linsengleichung
$$
\begin{equation*}
......@@ -42,9 +42,9 @@ $$
$$
Der Abstand der Brennpunkte der beiden Linsen $d-f_{1}-f_{2}$ wird als *optische Tubuslänge* bezeichnet.
Es erscheint vorteilhaft $f_{1}$ oder $f_{2}$ möglichst klein zu wählen. Dies trifft zu solange die gewählten Brennweiten groß gegen die Wellenlänge des verwendeten Lichts sind, da sonst Beugungseffekte zu berücksichtigen sind.
Es erscheint vorteilhaft $f_{1}$ oder $f_{2}$ möglichst klein zu wählen, um eine möglichst starke Vergrößerung zu erhalten. Dies trifft zu solange die gewählten **Brennweiten groß gegen die Wellenlänge** des verwendeten Lichts sind, da sonst Beugungseffekte zu berücksichtigen sind.
# Navigation
[Zurück](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik/doc/Hinweise-Aufgabe-3.md) | [Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik) | [Weiter](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik/doc/Hinweise-Aufgabe-3-b.md)
[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik)
# Hinweise für den Versuch Geometrische Optik
## Aufgabe 3: Aufbau optischer Instrumente [3/3]
## Strahlengang eines Projektors
### Strahlengang eines Projektors
Der Strahlengang eines [Durchlichtprojektors](https://de.wikipedia.org/wiki/Projektor#Durchlichtprojektion) ist ein einfaches **Beispiel für die Anwendung der Linsengleichung**. Ein solcher Strahlengang ist in **Abbildung 1** gezeigt.
Der Strahlengang eines [Durchlichtprojektors](https://de.wikipedia.org/wiki/Projektor#Durchlichtprojektion) ist ein einfaches Beispiel für die Anwendung der Linsengleichung. Ein solcher Strahlengang ist in **Skizze 6** gezeigt.
---
<img src="../figures/Projektor.png" width="900" style="zoom:100%;" />
<img src="../figures/Projektor.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
**Skizze 6** (Strahlengang eines Durchlichtprojektors)
**Abbildung 1**: (Strahlengang eines Durchlichtprojektors)
---
Die Strahlen einer Lampe (links) werden durch einen [Kondensor](https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensor) in ein paralleles Lichtbündel abgebildet, das den Gegenstand $G$ (z.B. ein Dia) möglichst gleichmäßig ausleuchtet. Der Gegenstand $G$ befindet sich im Abstand $g$ von der Linse mit Brennweite $f$. Die Linse bildet $G$ in das reelle Bild $B$ ab. Für den Abbildungsmaßstab gilt:
Die Strahlen einer Lampe (links) werden durch einen [Kondensor](https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensor) in ein paralleles Lichtbündel abgebildet, das den Gegenstand G (z.B. ein Diapositiv) möglichst gleichmäßig ausleuchtet. Der Gegenstand G befindet sich im Abstand $g$ von der Linse mit Brennweite $f$. Die Linse bildet G in das reelle Bild B ab. Für den Abbildungsmaßstab gilt:
$$
\begin{equation*}
\frac{B}{G} = \frac{b}{g}
\end{equation*}
$$
Wird $G$ scharf in $B$ abgebildet gilt weiterhin die Linsengleichung
Wird G scharf in B abgebildet gilt weiterhin die Linsengleichung
$$
\begin{equation*}
......@@ -29,10 +29,10 @@ $$
### Hinweise zur Durchführung
- Der Abbildungsmaßstab und der Abstand $d$ vom Projektor in dem $B$ entstehen soll, geben $g$ und $b$ vor.
- Der Abbildungsmaßstab und der Abstand $d$ vom Projektor in dem B entstehen soll, geben $g$ und $b$ vor.
- Wählen Sie $f$ geeignet.
# Navigation
[Zurück](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik/doc/Hinweise-Aufgabe-3-a.md) | [Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik)
[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik)
# Hinweise für den Versuch Geometrische Optik
## Aufgabe 3: Aufbau optischer Instrumente [1/3]
## Grundbegriffe zum Umgang mit optischen Geräten
### Grundbegriffe zum Umgang mit optischen Geräten
Die Linse des menschlichen Auges bildet, in entspanntem Zustand, Gegenstände G in großem Abstand scharf auf die Netzhaut ab. Der minimale Abstand, bis zu dem dies möglich ist wird als **[Bezugssehweite](https://de.wikipedia.org/wiki/Aufl%C3%B6sungsverm%C3%B6gen#Auge) (konventionelle Sehweite)** $s$ bezeichnet. Diese beträgt bei Kindern $10\,\mathrm{cm}$ und bei Erwachsenen zwischen $\text{20-30}\,\mathrm{cm}$. Im allgemeinen setzt man für Erwachsene mittleren Alters $s=25\,\mathrm{cm}$ an. Befindet sich G in einem Abstand $s'<s$ zum Auge, besitzt dieses die Fähigkeit der **[Akkommodation](https://de.wikipedia.org/wiki/Akkommodation_(Auge))**, d.h. es vermag die Brennweite der Linse so anzupassen, dass G auch in diesem Abstand scharf abgebildet werden kann.
Die Linse des menschlichen Auges bildet, in entspanntem Zustand, Gegenstände $G$ in großem Abstand scharf auf die Netzhaut ab. Der minimale Abstand, bis zu dem dies möglich ist wird als [Bezugssehweite](https://de.wikipedia.org/wiki/Aufl%C3%B6sungsverm%C3%B6gen#Auge) (oder konventionelle Sehweite) $s$ bezeichnet. Diese beträgt $10\,\mathrm{cm}$ bei Kindern und zwischen $\text{20--30}\,\mathrm{cm}$ bei Erwachsenen. Im allgemeinen setzt man für Erwachsene mittleren Alters $s=25\,\mathrm{cm}$ an. Befindet sich $G$ in einem Abstand $s'<s$ zum Auge, besitzt es die Fähigkeit der [Akkommodation](https://de.wikipedia.org/wiki/Akkommodation_(Auge)), d.h. es vermag die Brennweite der Linse so anzupassen, dass $G$ auch in diesem Abstand scharf abgebildet werden kann.
Die Vergrößerungseigenschaft $V$ eines optischen Geräts wird durch den Quotienten der Winkel quantifiziert, unter denen $G$ betrachtet wird:
Die Vergrößerungseigenschaft $V$ eines optischen Geräts wird durch den Quotienten der Winkel quantifiziert, unter denen G betrachtet wird:
$$
\begin{equation*}
......@@ -15,24 +13,26 @@ V = \frac{\alpha}{\beta},
$$
wobei $\alpha$ ($\beta$) dem Betrachtungswinkel ohne (mit) dem optischen Gerät entspricht.
### Strahlengang eines Teleskops
## Strahlengang eines Teleskops
Ein Teleskop **bildet Gegenstände G, die sich in großer Entfernung befinden vergrößert ab**. Der Strahlengang eines [Kepler-Fernrohrs](https://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr#Kepler-Fernrohr) ist in **Abbildung 1a** gezeigt.
Ein Teleskop bildet Gegenstände $G$, die sich in großer Entfernung befinden vergrößert ab. Der Strahlengang eines [Kepler-Fernrohrs](https://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr#Kepler-Fernrohr) ist in **Skizze 4** (oben) gezeigt.
---
<img src="../figures/KeplerGallilei.png" width="900" style="zoom:100%;" />
<img src="../figures/KeplerGallilei.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
**Skizze 4** (Strahlengang eines (oben) Kepler- und (unten) Gallilei-Fernrohrs)
**Abbildung 1**: (Strahlengang eines (a) Kepler- und (b) Gallilei-Fernrohrs)
---
Ein Bündel paralleler Strahlen fällt unter dem Winkel $\alpha$ auf die linke Linse und wird in der rechtsseitigen Brennebene im Abstand $f_{1}$ auf das (reelle) Bild $B$ abgebildet, wobei $f_{1}$ der Brennweite der Linse entspricht. Der Winkel $\alpha$ kann aus dem Verhältnis
Ein Bündel paralleler Strahlen fällt unter dem Winkel $\alpha$ auf die linke Linse und wird in der rechtsseitigen Brennebene im Abstand $f_{1}$ auf das (reelle) Bild B abgebildet, wobei $f_{1}$ der Brennweite der Linse entspricht. Der Winkel $\alpha$ kann aus dem Verhältnis
$$
\begin{equation*}
\alpha=\frac{B}{f_{1}}
\end{equation*}
$$
abgeschätzt werden. Der *linksseitige* Brennpunkt der rechten Linse (im Abstand der Brennweite $f_{2}$) fällt mit dem rechtsseitigen Brennpunkt der linken Linse zusammen. Die rechte Linse bildet daher $B$ in ein (virtuelles) Bild paralleler Strahlen, unter dem Winkel
abgeschätzt werden. Der *linksseitige* Brennpunkt der rechten Linse (im Abstand der Brennweite $f_{2}$) fällt mit dem rechtsseitigen Brennpunkt der linken Linse zusammen. Die rechte Linse bildet daher B in ein (virtuelles) Bild paralleler Strahlen, unter dem Winkel
$$
\begin{equation*}
......@@ -49,13 +49,13 @@ $$
Die Vergrößerung lässt sich aus dem Verhältnis
$$
\begin{equation*}
\begin{equation}
V = \frac{\beta}{\alpha} = \frac{f_{1}}{f_{2}}
\end{equation*}
\end{equation}
$$
ableiten. Das Bild erscheint auf dem Kopf stehend. (Beachten Sie, dass sich die Strahlen in $B$ gekreuzt haben.)
ableiten. Das Bild erscheint auf dem Kopf stehend. (Beachten Sie, dass sich die Strahlen in B gekreuzt haben.)
Eine Variation des Kepler-Fernrohrs ist das [Gallilei-Fernrohr](https://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr#Galilei-Fernrohr), für das die rechte Sammellinse durch eine Streulinse, für **Skizze 4** —bis auf das Vorzeichen— der gleichen Brennweite $f_{2}$, ersetzt. Ein entsprechender Strahlengang ist in **Skizze 4** (unten) gezeigt. In diesem Fall fällt der rechtsseitige Brennpunkt der linken Linse mit dem *rechtsseitigen* Brennpunkt der rechten Linse zusammen. Die Vergrößerung $V$ der Fernrohrs ergibt sich aus der gleichen Abschätzung, wie für Gleichung **(1)** mit zwei Besonderheiten:
Eine Variation des Kepler-Fernrohrs ist das **[Gallilei-Fernrohr](https://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr#Galilei-Fernrohr)**, für das die rechte Sammellinse durch eine Streulinse, für **Abbildung 1** —bis auf das Vorzeichen— der gleichen Brennweite $f_{2}$, ersetzt. Ein entsprechender Strahlengang ist in **Abbildung 1b** gezeigt. In diesem Fall fällt der rechtsseitige Brennpunkt der linken Linse mit dem *rechtsseitigen* Brennpunkt der rechten Linse zusammen. Die Vergrößerung $V$ der Fernrohrs ergibt sich aus der gleichen Abschätzung, wie für Gleichung **(1)** mit zwei Besonderheiten:
Der Abstand der Linsen beträgt
......@@ -68,5 +68,5 @@ das Gallilei-Fernrohr ist also etwas kompakter in der Bauweise und das Bild im A
# Navigation
[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik) | [Weiter](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik/doc/Hinweise-Aufgabe-3-a.md)
[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik)
0% Loading or .
You are about to add 0 people to the discussion. Proceed with caution.
Finish editing this message first!
Please register or to comment