Konkavlinsen-Abbildung

Was ist Konkavlinsen-Abbildung?

Eine Konkavlinse (Streulinse) ist ein transparentes optisches Gerät mit sphärischen Oberflächen, die in der Mitte dünner sind als am Rand. Im Gegensatz zu Konvexlinsen verursachen Konkavlinsen, dass sich parallele Lichtstrahlen nach der Brechung divergieren (verbreiten). Die divergierenden Strahlen scheinen von einem virtuellen Fokuspunkt auf derselben Seite wie die Lichtquelle zu stammen. Für jede Objektposition bildet eine Konkavlinse immer ein virtuelles, aufrechtes und verkleinertes Bild auf derselben Seite wie das Objekt. Die Linsenformel 1/f = 1/u + 1/v gilt immer noch, aber die Brennweite f ist für Konkavlinsen negativ.

Strahlenverfolgungsregeln für Konkavlinse

Strahl 1 (Parallelstrahl) : Ein parallel zur Hauptachse verlaufender Strahl divergiert nach der Brechung, als käme er vom virtuellen Fokus F auf der Objektseite. Die rückwärtige Verlängerung dieses Strahls geht durch F.
Strahl 2 (Zentralstrahl) : Ein Strahl durch das optische Zentrum O der Linse setzt sich gerade unverändert fort.
Strahl 3 (Fokalstrahl) : Ein zum virtuellen Fokus F auf der gegenüberliegenden Seite gerichteter Strahl tritt parallel zur Hauptachse aus.

Abbildungsregeln für Konkavlinse

Immer Virtuelles Bild : Im Gegensatz zu Konvexlinsen bilden Konkavlinsen IMMER virtuelle Bilder unabhängig von der Objektposition.
Immer Aufrecht : Das Bild ist immer aufrecht (nicht invertiert). Die Vergrößerung M ist immer positiv.
Immer Verkleinert : Das Bild ist immer kleiner als das Objekt. Vergrößerung M < 1.
Gleiche Seite : Das Bild bildet sich auf derselben Seite wie das Objekt.
Nahe am Fokus : Das Bild bildet sich immer zwischen der Linse und dem virtuellen Fokuspunkt F.

Vergrößerung und Bildgröße

Für Konkavlinsen ist die Vergrößerung M = hᵢ/h₀ = v/u immer positiv und kleiner als 1. Dies bedeutet, dass das virtuelle Bild immer aufrecht und verkleinert ist.

Praktische Anwendungen

Kurzsichtigkeitskorrektur : Konkavlinsen werden in Brillen und Kontaktlinsen verwendet.
Türspione : Türspione verwenden Konkavlinsen für ein weites Sichtfeld.
Lasenstrahlerweiterer : Galileische Strahlerweiterer verwenden eine Konvexlinse gefolgt von einer Konkavlinse.

Konvexlinse vs Konkavlinse Vergleich

Form : Konvexlinsen sind in der Mitte dicker (kollimierend), Konkavlinsen sind in der Mitte dünner (streuend).
Brennweite : Konvexlinsen haben positive f, Konkavlinsen haben negative f.

Linsenaberrationen in Konkavlinsen

Wie alle optischen Elemente zeigen Konkavlinsen Aberrationen wie sphärische Aberration und chromatische Aberration. Diese Visualisierung geht von idealem Dünlinsenverhalten aus.