Optische Systeme
Diese Seite zeigt die Draufsicht eines optischen Tisches . Ein metrischer optischer Tisch verfügt über ein quadratisches Raster aus M6-Gewindelöchern. Diese Löcher dienen zur Montage optischer Komponenten und werden durch die grauen Kreise dargestellt. Die Größe der Tabelle auf Ihrem Bildschirm und der Zoomfaktor können angepasst werden. Auf dieser Seite können optische Systeme bestehend aus Linse, Spiegeln, Blenden und Augen konfiguriert werden. Drücken Sie eine der +-Tasten, um eine Komponente hinzuzufügen. Um die Steuerelemente für eine Komponente anzuzeigen, drücken Sie die entsprechende Schaltfläche. Unter 'Optische Komponenten' gibt es ein Pulldown-Menü, das einige typische optische Systeme lädt. Details zur Berechnung finden Sie hier .
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$L = $ [cm]
Galileo baute 1609 erstmals ein Teleskop mit konvergierendem Objektiv und divergierendem Okular und konnte eine Vergrößerung von etwa 30 erreichen. Er machte Beobachtungen des Mondes und der Jupitermonde und veröffentlichte diese in Sidereus Nuncius . Die in das Teleskop einfallenden Lichtstrahlen verlaufen nahezu parallel. Das Okular wird vor dem Brennpunkt des Objektivs platziert, sodass auch die das Okular verlassenden Strahlen nahezu parallel verlaufen. Die Länge des Teleskops entspricht ungefähr der Brennweite der beiden Linsen. Da die Brennweite der Zerstreuungslinse jedoch negativ ist, ist die Länge des Teleskops kürzer als bei einem Kepler-Teleskop. Diese Konfiguration wird häufig in Ferngläsern verwendet. Die Vergrößerung beträgt $-f_1/f_2$, wobei $f_1$ die Brennweite des Objektivs und $f_2$ die Brennweite des Okulars ist. Der Fokus wird durch ändern des Abstands zwischen den Linsen $L$ eingestellt.
Es ist wahrscheinlich notwendig, das Auge zu vergrößern, um zu sehen, wann das Teleskop fokussiert ist. ändern Sie den Winkel $\phi$ der einfallenden Strahlen leicht und stellen Sie fest, dass es zu einer größeren Winkelablenkung des Strahls im Auge kommt. Ein galiläisches Teleskop invertiert das Bild nicht.
Newton entwarf ein Spiegelteleskop, das einen Hohlspiegel als Objektiv verwendet. (Möglicherweise müssen Sie die Höhe des angezeigten Bereichs erhöhen, um die gesamte Konstruktion zu sehen.) Ein kleinerer flacher Spiegel wird vor dem Brennpunkt des Primärspiegels platziert, um die Strahlen um 90 Grad zu biegen. Der Brennpunkt eines Okulars liegt im Bildpunkt des Objektivspiegels. Dadurch werden die Lichtstrahlen so gebogen, dass sie nahezu parallel sind und vom Auge fokussiert werden können. Die ideale Form für den Objektivspiegel ist ein Paraboloid, da er keine sphärische Aberration aufweist. Wenn der Radius des Spiegels jedoch im Vergleich zur Apertur, in die das Licht eintritt, groß ist, sind die Auswirkungen der sphärischen Aberration nicht so groß. Ein Vorteil dieses Designs besteht darin, dass der Objektivspiegel keine chromatische Aberration aufweist. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass der kleine flache Spiegel einen Teil der Sicht behindert. Ändern Sie den Winkel $\phi$ der einfallenden Strahlen leicht, um die Vergrößerung sichtbar zu machen.
$x_o = $ [cm] $y_o = $ [cm]
Bewegen Sie das Objekt, das das Licht ausstrahlt, nach links und rechts, bis es auf der Rückseite der Netzhaut fokussiert ist. Um dies zu erkennen, muss man wahrscheinlich in den hinteren Teil des Auges hineinzoomen. Wenn Sie das Objekt in der $y$-Richtung leicht auf und ab bewegen, können Sie sehen, dass das Mikroskop das Bild umkehrt. Wenn Sie die Lichtquelle bewegen, wird die scheinbare Position der Lichtquelle durch Extrapolation der Strahlen im Auge ermittelt. Um die Vergrößerung zu erhöhen, verkürzen Sie die Brennweite des Objektivs.
In einer Leuchtdiode wird Licht erzeugt, indem Elektronen in das Leitungsband eines Halbleiters getrieben werden. Von dort fallen die Elektronen über die Bandlücke in das Valenzband und emittieren Licht mit einer Wellenlänge $\lambda$, die mit der Bandlückenenergie $E_g$ des Halbleiters durch $E= \frac{hc}{\lambda} = E_g$ zusammenhängt. Dabei ist $h$ das Plancksche Wirkungsquantum und $c$ die Lichtgeschwindigkeit. Durch die Verwendung von Halbleitern mit unterschiedlichen Bandlücken können unterschiedliche Farben erzeugt werden. Der Halbleiterchip hat in allen drei Dimensionen typischerweise eine Größe von einigen hundert Mikrometern und ist in einem reflektierenden Hohlraum montiert, um das Licht nach oben zu reflektieren. Dieser Hohlraum wird durch einen kleinen reflektierenden Spiegel modelliert. Möglicherweise müssen Sie hineinzoomen, um den Spiegel zu sehen.
Ein schmaler Strahl paralleler Lichtstrahlen wird auf das Ende eines Glasstabs fokussiert. Aufgrund der Totalreflexion bleiben die Strahlen bis zum Ende im Stab. Dieses Prinzip wird bei optischen Fasern genutzt. Der Kern einer optischen Faser hat einen höheren Brechungsindex als der Mantel um ihn herum. Licht, das an einem Ende der Faser auf den Kern fokussiert wird, bleibt aufgrund der Totalreflexion in der Faser, auch wenn die Faser gebogen ist.