Formelsammlung Physik: Optik: Geometrische Optik

Aus Wikibooks
Wechseln zu: Navigation, Suche

Formelsammlung Physik

Klassische Mechanik |  Wellenlehre |  Optik |  Akustik |  Wärmelehre |  Elektrizitätslehre |  Elektrodynamik |  Atom- und Kernphysik |  Quantenphysik |  Thermodynamik 2 |  Relativitätstheorie |  Astronomie |  Hydrostatik |  Tabellen


Strahlen[Bearbeiten]

  1. Divergente Strahlen: Strahlen, die von einem Punkt ausgehen (wie bei der auslaufenden Kugelwelle)
  2. Konvergente Strahlen: Strahlen, die in einem Punkt zusammenlaufen (wie bei der einlaufenden Kugelwelle)
  3. Parallele Strahlen: alle Strahlen verlaufen parallel zueinander. Dies entspricht der ebenen Welle.
  4. 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

Hohlspiegel[Bearbeiten]

Gaußsche Strahlen[Bearbeiten]

Gaussianbeam.png

Amplitude des Elektrischen Feldes[Bearbeiten]

Intensität[Bearbeiten]

Strahlradius[Bearbeiten]

mit

Konstruktion der Abbildung[Bearbeiten]

  1. Parallelstrahlen (Strahlen parallel zur optischen Achse) werden zu Brennpunktstrahlen (führen durch den Brennpunkt).
  2. Mittelpunktstrahlen werden nicht abgelenkt.
  3. Strahlengänge sind umkehrbar (also werden auch Brennpunktstrahlen zu Parallelstrahlen).

Abbildungsmaßstab[Bearbeiten]

Der Abbildungsmaßstab A ist das Verhältnis von Bildgröße B zu Gegenstandsgröße G.

Brechung an ebenen Grenzflächen[Bearbeiten]

Snelliussches Brechungsgesetz[Bearbeiten]

Snells law-de.svg

Für die Brechung eines Lichtstrahls beim Übergang Vakuum Medium gilt:

Für den Übergang Medium 1 Medium 2 gilt:

wobei

Fresnelsche Formeln[Bearbeiten]

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

Totalreflexion[Bearbeiten]

wobei

  • Grenzwinkel der Totalreflexion

Brewster-Winkel[Bearbeiten]

wobei

  • Brewster Winkel

Brechung an gewölbten Grenzflächen[Bearbeiten]

Linsen[Bearbeiten]

Brechwert[Bearbeiten]

wobei:

  • Brennweite

Dünne Linse[Bearbeiten]

Erzeugen eines reellen Bildes mit einer Sammellinse

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)

Linsengleichung:

wobei

  • Brennweite
  • Gegenstandsweite (Abstand von der Linse zum abzubildenden Gegenstand)
  • Bildweite (Abstand von der Linse zum Bild des abgebildeten Gegenstandes)

Abbildungsmaßstab:

Linsenschleiferformel[Bearbeiten]

  • 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

Optische Instrumente[Bearbeiten]

Lochkamera[Bearbeiten]

Unschärfefleck[Bearbeiten]

PinHoleCameraGeometry.png

wobei

  • Durchmesser des Lochs
  • Durchmesser des Unschärfeflecks
  • Bildweite
  • Gegenstandsweite

Lupe[Bearbeiten]

MagnifyingGlass-de.svg

Vergrößerung [Bearbeiten]

wobei

  • Winkelvergrößerung
  • Sehwinkel ohne Lupe
  • Sehwinkel mit Lupe
  • deutliche Sehweite
  • Größe des Objekts
  • Brennweite

Galilei-Fernrohr[Bearbeiten]

Kepler-Fernrohr[Bearbeiten]

Vergrösserung[Bearbeiten]

Mikroskop[Bearbeiten]

Vergrößerung[Bearbeiten]

wobei

Formelsammlung Physik

Klassische Mechanik |  Wellenlehre |  Optik |  Akustik |  Wärmelehre |  Elektrizitätslehre |  Elektrodynamik |  Atom- und Kernphysik |  Quantenphysik |  Thermodynamik 2 |  Relativitätstheorie |  Astronomie |  Hydrostatik |  Tabellen