Lösungen zu den Teste-dich-Aufgaben
a Eine Sammellinse ist ein durchsichtiger Körper, der parallel eintreffende Lichtstrahlen in einem Punkt bündelt.
b Den Punkt, in dem Sammellinsen parallele Lichtstrahlen bündeln, nennt man Brennpunkt. Den Abstand zwischen der Linsenebene und dem Brennpunkt nennt man Brennweite.
c Lupe, Brennglas, Bilderzeugung im Auge oder in einer Kamera
a Das Licht der Lampe breitet sich zunächst gleichmäßig in alle Richtungen aus. Der nach hinten fallende Teil des Lichts trifft auf einen halbkreisförmigen Spiegel, der das Licht zurück in Richtung der Lampe und Linse reflektiert. Auf diese Weise wird alles Licht nach vorne abgestrahlt.
b Die Linse sorgt dafür, dass das Licht nicht in alle Richtungen sondern parallel nach vorne abgestrahlt wird, damit keine anderen Autofahrer geblendet werden.
c Die Lampe befindet sich genau im Brennpunkt der Linse. Das von der Lampe ausgesendete Licht wird von der Linse deshalb so gebrochen, dass es anschließend parallel verläuft.
a Befindet sich ein Gegenstand zwischen Linsenebene und Brennpunkt, sieht man ihn vergrößert. Die vom Gegenstand ausgehenden Lichtstrahlen werden von der Linse gebrochen und ins Auge des Beobachters gelenkt. Das Gehirn geht jedoch von geradliniger Ausbreitung des Lichts aus. Deshalb erscheint der Gegenstand vergrößert. Im Lichtstrahlenmodell kann man das so darstellen:
b Eine Lichtquelle oder ein beleuchteter Körper senden von jedem Punkt aus Licht in alle Richtungen. Die Sammel-
linse vereinigt die auf sie fallenden Lichtbündel wieder zu Punkten. Dadurch entstehen Bilder, die scharf und hell sind. Im Lichtstrahlenmodell kann man das so darstellen:
a Die Pupille reguliert den Lichteinfall in den Augapfel. Wenn es sehr hell ist, verkleinert sich die Pupille, sodass weniger Licht in
den Augapfel fällt und die Netzhaut vor Schäden geschützt wird. Bei wenig Licht weitet sich die Pupille, sodass möglichst viel
Licht ins Auge und auf die Netzhaut fällt.
Die Linse sorgt dafür, dass das Bild eines Gegenstands – egal ob er nah oder fern ist – als scharfes Bild auf der Netzhaut abgebildet werden kann. Hierfür passt das Auge die Krümmung der Linse an.
b Licht fällt durch die Pupille ins Auge. An der Linse wird es so gebündelt, dass ein scharfes Bild auf der Rückwand des Augapfels, der Netzhaut, entsteht.
c ((Grafik))
a Der Betrachter ist weitsichtig.
b Bei einem weitsichtigen Menschen ist der Augapfel zu kurz. Dadurch liegen die scharfen Bilder hinter der Netzhaut.
c Die Weitsichtigkeit kann durch eine Brille mit Sammellinsen als Brillengläser korrigiert werden. Die Sammellinse verengt das eintreffende Lichtbündel ein wenig, so dass die Augenlinse das Lichtbündel dann als Punkt auf der Netzhaut bündeln kann.
a – Linse (Objektiv) ↔ Augenlinse
– lichtempfindlicher Sensor ↔ Netzhaut mit Sehsinneszellen
– Blende ↔ Pupille/Iris
b Gleiche physikalische Prinzipien: Beide nutzen die Brechung an einer Linse, um ein umgedrehtes Bild auf einem lichtempfindlichen Medium zu erzeugen. Die Blende bzw. Pupille steuern die einfallende Lichtmenge.
Unterschiede: In der Kamera verschiebt man Objektiv oder Sensor mechanisch zum Fokussieren; im Auge ändert die Augenlinse durch Muskelspannung ihre Form (Brennweite). Die Kamera speichert digital, das Auge wandelt Licht in elektrische Impulse um und sendet sie an das Gehirn.