Referat Bericht Optische Geräte

^Physik-

Bericht Optische Geräte

Das Auge

Um überhaupt von optischen Geräten sprechen zu können, muss das Auge verstanden werden. Es besteht aus der Iris, der Linse und einer Netzhaut. Mit der Iris wird wie beim Photoapparat die "Blende" eingestellt, damit man immer genug, aber auch nicht zuviel Licht ins Auge kommt. Die Linse ist dazu da, das Bild genau scharf auf die Netzhaut zu projizieren. Eigentlich steht das Bild auf der Netzhaut auf dem Kopf, aber der Mensch "dreht" es im Gehirn wieder um, so dass wir das Gef hl haben, alles sei richtig.

Jedoch können da auch Probleme auftreten, wenn die Linse nicht richtig fokussiert. Wenn jemand kurzsichtig ist, dann wird das Bild nicht auf die Netzhaut, sondern vor der Netzhaut scharf gestellt, was dann mit einer Zerstreuungslinse wieder eingestellt werden kann.

Umgekehrt bei der Weitsichtigkeit. Dabei werden die gesehenen Bilder hinter die Netzhaut projiziert. Auf die gleiche Weise, nur nun mit einer Sammellinse kann dieses Problem auch behoben werden.

Die deutlichste Sehweite des Menschen ist a=250 mm Normwert). Ein Objekt im Abstand a erscheint unter dem Winkel a. Eine Lupe besteht aus einer Sammellinse mit Brennweite f<a. Man bringt das Objekt in die vordere Brennebene. Schaut man mit entspanntem, d.h. auf unendlich eingestelltem Auge in die Lupe hinein, so wird auf der Netzhaut ein scharfes Bild entworfen. Der Betrachter sieht das Objekt vergrössert unter dem Winkel . Die Vergrösserung ist V=ß:a=a:f. Der Augenabstand verändert nur das Gesichtsfeld, nicht die Vergrösserung. Typische Vergrösserungen sind V=3x bis 10x.

Das holländische oder galilei'sche Fernrohr

Das Fernrohr wurde in Holland erfunden. Sein Erfinder steht nicht genau fest. jedoch wird die Erfindung dem holländischen Brillenmacher Hans Lippershey zugeschrieben. Als Jahr wird 1608 genannt. Im Jahr 9 ist die erste Ausstellung eines Teleskops durch Galileo Galilei belegt.

Das Objektiv Brennweite f ) ist eine Sammel-, das Okular (f2<0) eine Zerstreuungslinse. Die

Vergrösserung ist V=f1:(-f2). Als Anwendung sei das Opernglas genannt

Versuch: Wir bauen uns ein Fernrohr mit verschiedenen Linsen. Es ist uns möglich, verschiedenste Ausschnitte scharfzustellen. Wir haben nun schon eine beträchtliche Vergrösserung erreicht: Beschriftungen von Geräten sind auf eine Distanz von m problemlos zu lesen.

Feststellung: Es ist uns nicht möglich, beliebig grosse Ausschnitte auszuwählen, denn irgendwann 'kippt' das Bild um. Es steht dann auf dem Kopf und ist sehr klein. Wir haben den Brennpunkt so verschoben, dass die verlangte Konstellation nicht mehr gewährleistet ist.

Das Astronomische oder keplersche Fernrohr

Johannes Kepler entdeckte das Prinzip des astronomischen Fernrohrs mit zwei konvexen Linsen. Keplers Idee wurde beim Bau eines Teleskops durch den deutschen Jesuiten und Astronomen Christoph Scheiner 1 0 angewandt. Die Abweichung vom Idealbild brachte jedoch gewisse Schwierigkeiten mit sich: Astronomische Fernrohre hatten eine beachtliche Länge bis zu

Meter.

Das Objektiv erzeugt ein reelles Zwischenbild (ZB , welches mit einer Lupe Okular) betrachtet wird. Das Bild steht für den Betrachter auf dem Kopf, was aber bei astronomischen Himmelsbetrachtungen nicht stört. Dafür können in der Zwischenbildebene Fadenkreuze o.ä. angebracht werden. Es ist V=f 1:f2

Versuch: Zuerst wählen wir sl=150mm und s2=50mm. Nach langem verschieben geben wir den

Versuch auf. Die Differenz scheint uns etwas klein und wir suchen uns nun das Linsenpaar

s1=500mm und s2=100mm. Der Versuch klappt hervorragend, nur sind wir zuerst etwas beunruhigt, dass das Bild auf dem Kopf steht. Für dieses Fernrohr ist der Laborraum zu klein. Wir stellen das Fernrohr auf Holzklötze und entdecken die Welt ausserhalb des Fensters.

Es ist uns problemlos möglich, kleinste Ritzen in der Mauer zu entdecken. Das Schwierigste

daran ist, das Auge des Betrachters ruhig zu halten, um auf den vergrösserten Ausschnitt zu konzentrieren

_{Das terrestrische Fernrohr}

Ein terrestrisches Fernrohr ist ein Keplerfernrohr mit zusätzlicher Umkehrlinse V=f1:f3. Als Anwendung seien Zielfernrohre oder Feldstecher genannt. In Feldstechern wird das Bild durch Spiegelungen in Prismen aufgerichtet.

Versuch: Wir bauen dieses Fernrohr mit den Linsen sl=50O Abstand 2*f, einstellen, entsteht ein Fernrohr. Wir versuc Fenster einzufangen, scheitern jedoch, da wir bei einer der Mühe bekommen, das Objekt zu fixieren.

_{In einem weiteren Versuch bauen wir ein terrestrisches Fe}