Linsen

Das Funktionsprinzip einer Linse basiert auf der Brechung des Lichtstrahls. Geht ein Lichtstrahl von einem Medium in ein anderes über, wird dieser an der Grenzfläche gebrochen. Für schräg auf ein Medium (z. B. eine Linse) auftreffende Lichtstrahlen bedeutet dies, dass sich der Winkel des Strahls ändert. Um angeben zu können, in welchem Maß das jeweilige Material den Lichtstrahl ablenkt, wird ein Brechungsindex (auch Brechzahl genannt) angegeben. Der Brechungsindex n ist eine optische Materialeigenschaft, die sich über das Verhältnis der Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum und der Geschwindigkeit des Lichts im jeweiligen Material definiert.

Die Richtungsänderung lässt sich über das Brechungsgesetz beschreiben. Dabei entspricht der Brechungsindex n dem Verhältnis vom Sinus des Einfallswinkels α zum Sinus des Austrittswinkels β.

Da ein Lichtstrahl in der Regel nicht nur eine Wellenlänge hat, muss der Brechungsindex neben den Materialeigenschaften auch die Wellenlängen des jeweiligen Strahls berücksichtigen.

Um dies zu vereinfachen wird der Brechungsindex für Materialien üblicherweise für eine Wellenlänge von 589 nm (die sog. Natrium-D-Linie) angegeben. Für diese Wellenlänge gibt die nebenstehende Tabelle einige Brechungsindizes ausgewählter Medien wieder. Substanzen mit kleinem Brechungsindex werden als optisch dünne Medien bezeichnet, solche mit großem Brechungsindex als optisch dichte Medien. Beim Übergang vom optisch dünneren Medium (z. B. Luft) zum optisch dichteren Medium (z. B. Glas), wird der Lichtstrahl „zum Lot hin“ gebrochen. Tritt der Lichtstrahl vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium über, wird der Strahl an der Grenzfläche „vom Lot weg“ gebrochen.

Der Teil des Strahls, der nicht reflektiert wird, sondern das Medium (z. B. eine Linse) durchdringt, verändert als gebrochener Strahl seinen Winkel. Der abgelenkte Strahl wird dem Brechungsgesetz folgend „zum Lot hin“ gebrochen.

Die im weißen Licht enthaltenen Wellenlängen werden beim Übertritt an den Grenzflächen unterschiedlich stark gebrochen werden. Dabei werden die kurzwelligeren violettblauen Strahlen am stärksten und die längeren Wellenlängen im roten Bereich am schwächsten gebrochen. Dieses Phänomen, welches gleichermaßen an Prismen und Linsen (Vgl. Chromatische Aberration) wie auch bei Regenbögen zu beobachten ist, wird als Dispersion bezeichnet.

Obgleich eine Vielzahl von verschiedenen Linsen in Scheinwerfern eingesetzt werden, lassen sich im Wesentlichen zwei Unterarten von Linsen unterscheiden. Dies ist die Konvexlinse (auch als Sammellinse bezeichnet) und die Konkavlinse (auch als Zerstreuungslinse bezeichnet). Analog der Reflexion bei Spiegeln, ist auch bei Linsen die Oberflächenform für deren optische Eigenschaften maßgebend.

Kommentare sind geschlossen.