Formelsammlung Physik: Optik: Geometrische Optik
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Strahlen
[Bearbeiten]- Divergente Strahlen: Strahlen, die von einem Punkt ausgehen (wie bei der auslaufenden Kugelwelle)
- Konvergente Strahlen: Strahlen, die in einem Punkt zusammenlaufen (wie bei der einlaufenden Kugelwelle)
- Parallele Strahlen: alle Strahlen verlaufen parallel zueinander. Dies entspricht der ebenen Welle.
- Diffuse Strahlen: die einzelnen Strahlen verlaufen wahllos zueinander, Gegensatz zu homozentrischen Strahlen. Sie entstehen z.B. bei der Reflexion paralleler Strahlung an einer rauen Oberfläche.
Brechzahl
[Bearbeiten]: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
: Lichtgeschwindigkeit im Medium (für Vakuum und Luft )
: Brechzahl des Mediums (für Vakuum = 1 und Luft )
Reflexion an ebenen Flächen
[Bearbeiten]: Einfallswinkel, zwischen Strahl und Lot auf die Oberfläche
: Ausfallswinkel, zwischen Strahl und Lot auf die Oberfläche
Reflexionsgesetz in vektorieller Form
[Bearbeiten]: Einheitsvektor in Richtung der einfallenden Welle
: Einheitsvektor in Richtung der reflektierten Welle
: Normaleneinheitsvektor (Lot) der Oberfläche
Hohlspiegel
[Bearbeiten]- mit
Konstruktion der Abbildung
[Bearbeiten]- Parallelstrahlen (Strahlen parallel zur optischen Achse) werden zu Brennpunktstrahlen (führen durch den Brennpunkt).
- Mittelpunktstrahlen werden nicht abgelenkt.
- Strahlengänge sind umkehrbar (also werden auch Brennpunktstrahlen zu Parallelstrahlen).
Der Abbildungsmaßstab A ist das Verhältnis von Bildgröße B zu Gegenstandsgröße G.
Brechung an ebenen Grenzflächen
[Bearbeiten]Für die Brechung eines Lichtstrahls beim Übergang Vakuum Medium gilt:
Für den Übergang Medium 1 Medium 2 gilt:
wobei
- Einfallswinkel (zum Lot gemessen)
- Brechungswinkel(oder auch Ausfallswinkel) (zum Lot gemessen)
- Vakuumlichtgeschwindigkeit
- Lichtgeschwindigkeit in Medium 1
- Lichtgeschwindigkeit in Medium 2
- Brechzahl in Medium
- Lichtgeschwindigkeit in Medium
Reflektionsgrad senkrecht zur Einfallsebene polarisierter Wellen
[Bearbeiten]wobei
- Reflektionsgrad einer senkrecht zur Einfallsebene polarisierten Welle
- Einfallswinkel (zum Lot gemessen)
- Brechungswinkel(oder auch Ausfallswinkel) (zum Lot gemessen)
Reflektionsgrad parallel zur Einfallsebene polarisierter Wellen
[Bearbeiten]wobei
- Reflektionsgrad einer parallel zur Einfallsebene polarisierten Welle
- Einfallswinkel (zum Lot gemessen)
- Brechungswinkel(oder auch Ausfallswinkel) (zum Lot gemessen)
Reflektionsgrad bei senkrecht zur Grenzfläche einfallendem Licht
[Bearbeiten]- Reflektionsgrad einer senkrecht zur Grenzfläche einfallenden Welle
- Brechzahl in Medium 1
- Brechzahl in Medium 2
wobei
- Grenzwinkel der Totalreflexion
wobei
- Brewster Winkel
Brechung an gewölbten Grenzflächen
[Bearbeiten]wobei:
- Brennweite
wobei
- Brennweite
- Brechzahl des Linsenmaterials
- Brechzahl des umgebenden Mediums (bei Luft 1)
- Krümmungsradius der linken Linsenfläche (positiv bei konvexer Linsenfläche)
- Krümmungsradius der rechten Linsenfläche (positiv bei konvexer Linsenfläche)
wobei
- Brennweite
- Gegenstandsweite (Abstand von der Linse zum abzubildenden Gegenstand)
- Bildweite (Abstand von der Linse zum Bild des abgebildeten Gegenstandes)
- die Kugelradien,
- die Dicke der Linse (gemessen in Höhe der optischen Achse),
- die Brechzahl des Mediums außerhalb der Linse,
- die Brechzahl des Linsenmaterials,
- die Brennweite der Linse
wobei
- Durchmesser des Lochs
- Durchmesser des Unschärfeflecks
- Bildweite
- Gegenstandsweite
wobei
- Winkelvergrößerung
- Sehwinkel ohne Lupe
- Sehwinkel mit Lupe
- deutliche Sehweite
- Größe des Objekts
- Brennweite
wobei
- Vergrößerung
- Abstand vom Objektiv zur Brennebene des Okulars
- Brennweite des Objektivs
- Brennweite des Okulars
- deutliche Sehweite
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