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Brille in der Physik - Funktionshinweise

Die Brille ist ein korrigierendes Hilfsmittel für die Sehfähigkeit der Augen und wird im Physik-Unterricht im Bereich der Optik behandelt. Dabei sind sowohl Sammellinsen als auch Zerstreuungslinsen von Interesse. Es ist für Sie nicht schwierig, die Funktion dieser Linsen zu verstehen.

Mit den passenden Linsen in der Brille können Sie besser sehen.
Mit den passenden Linsen in der Brille können Sie besser sehen.

Die Stärke der Linsen einer Brille erklären

Der Physiker beschreibt die "Stärke" einer Sammellinse mit der Brennweite, die in der Physik mit f bezeichnet und in Metern m angegeben wird. Beachten Sie, dass Augenärzte und Optiker die "Stärke" einer Linse mit ihrer Brechkraft oder mit dem Brechwert D angeben und in Dioptrien (dpt) gemessen wird.

  • Merken Sie sich, dass stark brechende Linsen einer Brille eine kurze Brennweite haben, weil sie umgekehrt einen großen Brechwert haben. Der Brechwert ist also gerade der Kehrwert der in Meter angegebenen Brennweite.
  • Sie berechnen den Brechwert D in dpt, indem Sie die Formel 1 / Brennweite f in m nutzen. So hat eine Lupe mit f = 0,5 m einen Brechwert von +2 dpt.
  • Werden zwei Sammellinsen hintereinandergestellt ergibt sich ein Linsensystem. Die Wirkungen der Sammellinsen addieren sich. Eine Sammellinse vor dem Auge erhöht die Brechkraft der Augenlinse.
  • Nutzt eine Brille die Zerstreuungslinse, wird die Brechkraft vor dem Auge herabsetzt. Sie geben den Brechwert dieser Linse mit einem negativen Brechwert an.

Die Linsen im Physik-Unterricht kennenlernen

  • Schauen Sie sich im Physik-Unterricht die Sammellinsen einer Brille an, wird Ihnen auffallen, dass diese äußerlich alle das gleiche Markenzeichen haben. Sie sind in der Mitte dicker als am Rand und können alle dasselbe leisten.
  • Merken Sie sich, dass Sammellinsen für eine Brille gegen Weitsichtigkeit genutzt werden, da der Abstand zwischen Augenlinse und Netzhaut zu klein ist. Die zusätzliche Sammellinse erhöht die Brechkraft des optischen Systems des Auges.
  • Fallen parallel zur optischen Achse Lichtstrahlen ein, werden diese durch die Sammellinse so gesteuert, dass sie sich hinter der Sammellinse in einem Punkt treffen. Dieser Punkt wird Brennpunkt F genannt und der Abstand des Brennpunktes F von der Linsenmitte die Brennweite f..
  • Beachten Sie, dass jede Sammellinse zwei Brennpunkte hat, je nachdem, ob das parallele Licht von links oder von rechts durch die Linse flutet. Da der Lichtweg bei der Brechung umkehrbar ist, ergibt dies, dass das Licht, das aus dem Brennpunkt der Sammellinse kommt, auf der anderen Seite die Linse parallel verlässt.
  • Die Sammellinse in einer Brille kann das Licht, das von einem Punkt P ausgeht, wieder in einem Punkt vereinen. Dieser Punkt P` heißt Bildpunkt. Beachten Sie, dass eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass der Lichtausgangspunkt weiter von der Linse entfernt sein muss als der Brennpunkt.
  • Auch parallele Lichtbündel, die schräg zu optischen Achse auf die Linse treffen, werden von der Linse so gesteuert, dass sich die Lichtstrahlen jeweils in einem Punkt schneiden. Diese Punkte liegen alle in einer Ebene, die Brennebene genannt wird.
  • Merken Sie sich, dass die Sammellinse auch dann Bildpunkte P` von Lichtausgangspunkten P auf der anderen Seite der Linse erzeugt, wenn diese nicht auf der optischen Achse liegen, vorausgesetzt sie sind weiter als die Brennweite von der Linse weg.
  • Nicht nur Sammellinsen, sondern auch Zerstreuungslinsen werden für eine Brille genutzt. Bei einer Kurzsichtigkeit ist der Abstand zwischen Augenlinse und Netzhaut zu groß. Diese Art von Linsen weiten das abbildende Lichtbündel etwas auf. Dadurch kommt der Bildpunkt wieder auf die Netzhaut. Es ist wichtig für Sie zu wissen, dass die Brechkraft des optischen Systems des Auges durch die Linse herabgesetzt wird.
  • Zerstreuungslinsen in der Physik sind Linsen, die in der Mitte dünner als am Rand sind. Dadurch wird ein paralleles Lichtbündel so aufgefächert, als ob das Licht nach dem Durchfluten durch die Linse von einem Punkt F` vor der Linse ausgehen würde. Der Abstand von diesem angenommenen Punkt F' bis zur Linsenmitte wird auch negative Brennweite genannt. Dementsprechend ist auch der Brechwert negativ.
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