Bilderzeugung durch Sammellinsen

Diese Simulation zeigt die Bilderzeugung durch Sammellinsen und damit eine wesentliche Grundlage der Fotografie. Von einem Punkt eines Gegenstandes (symbolisiert durch den blauen Pfeil) gehen Lichtstrahlen aus, die durch Brechung an den Grenzflächen einer bikonvexen Sammellinse ihre Richtung ändern. Zur Vereinfachung wird hier die Näherung für dünne Linsen verwendet, bei der man nur von einer einzigen Richtungsänderung (nämlich an der Linsenebene) ausgeht. Befindet sich der Gegenstand nicht zu nahe an der Linse, so treffen die Lichtstrahlen auf der anderen Seite der Linse wieder in einem Punkt zusammen. Es entsteht ein umgekehrtes reelles Bild des Gegenstandes (dunkelgrüner Pfeil). Dieses Bild kann man auf einer Mattscheibe sehen oder (bei einer Kamera) von einem Bildsensor beziehungsweise einem Film registrieren lassen. Bei geringem Abstand zwischen Gegenstand und Linsenebene entsteht dagegen ein aufrecht stehendes virtuelles Bild (scheinbares Bild, hellgrüner Pfeil). In diesem Fall verhalten sich die Lichtstrahlen nach dem Durchgang durch die Linse so, als würden sie von diesem virtuellen Bild ausgehen.

In den Ein- und Ausgabefeldern der Schaltfläche lassen sich folgende Größen eingeben oder werden berechnet:

Brennweite f (Abstand der beiden Brennpunkte von der Linsenebene)
Gegenstandsweite g (Abstand zwischen Gegenstand und Linsenebene)
Gegenstandsgröße G (gemessen ab der optischen Achse)
Bildweite b (Abstand zwischen Bild und Linsenebene,
bei virtuellem Bild negativ)
Bildgröße B (gemessen ab der optischen Achse,
bei virtuellem Bild negativ)

Gegenstandsweite und -größe sowie die Positionen von Gegenstand, Linse und Mattscheibe können auch durch Ziehen der Maus (mit gedrückter linker Taste) verändert werden.

Etwa in der Mitte der Schaltfläche wird die Art des Bildes angegeben (reell oder virtuell, aufrecht oder umgekehrt, verkleinert, gleich groß oder vergrößert).

Je nach Einstellung in den Optionsfeldern zeigt die Simulation entweder drei einzelne Lichtstrahlen oder ein ganzes Lichtbündel. Mit "Einzelne Lichtstrahlen" sind die Strahlen gemeint, die üblicherweise für die Bildkonstruktion verwendet werden:

Parallelstrahl (parallel zur optischen Achse,
geht über in einen Brennpunktstrahl)
Mittelpunktstrahl (durch den Mittelpunkt der Linse,
bleibt näherungsweise unverändert)
Brennpunktstrahl (durch den linken Brennpunkt der Linse,
geht über in einen Parallelstrahl)

Wählt man im Auswahlfeld "Hervorheben" einen der Begriffe, so wird dieser durch Blinken hervorgehoben.

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URL: http://www.walter-fendt.de/ph14d/bildsammellinse.htm
© Walter Fendt, 23. Dezember 2008