Eine Zerstreuungslinse: Immer virtuell, immer reduziert
1 · Vorhersagen
Eine Zerstreuungslinse hat eine negative Brennweite. Erzeugt es jemals ein echtes, vergrößertes Bild, wie es eine Sammellinse kann?
- Nein – eine Zerstreuungslinse erzeugt immer ein kleineres, aufrechtes virtuelles Bild, unabhängig von der Objektentfernung.
- Es entsteht ein reales Bild, wenn das Objekt weit genug entfernt ist.
- Es entsteht immer ein reales, vergrößertes Bild.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Preset „Diverging-Virtual“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Brennweite des Objektivs ist auf −10 cm festgelegt.
- Aktivieren Sie die Bildentfernungs- und Vergrößerungsanzeige.
- Stellen Sie den Objektabstand für jeden Versuch ein und notieren Sie den Bildabstand und die Vergrößerung.
3 · Daten sammeln
| Objektabstand d_o (cm) | Bildabstand d_i (cm) | Vergrößerung m |
|---|---|---|
| 20.00 | ||
| 30.00 | ||
| 40.00 |
Tragen Sie für Ihre drei Versuche die Vergrößerung m (y-Achse) gegen den Objektabstand d_o (x-Achse) auf. Übersteigt m jemals 1?
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch d_i aus 1/f = 1/d_o + 1/d_i mit f = −10 cm, dann m = −d_i/d_o. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum, egal wie groß d_o wird, d_i negativ (virtuell) und m positiv und kleiner als 1 für eine Zerstreuungslinse bleibt – im Gegensatz zum Verhalten einer Sammellinse im Konvergenz-Real-Experiment.
5 · Vertiefen
- Ein Türspion verwendet eine Zerstreuungslinse (oder ein ähnliches Weitwinkeldesign), um ein verkleinertes, weites Sichtfeldbild der Person zu zeigen, die sich draußen aufhält. Erklären Sie, warum ein verkleinertes Bild genau das ist, was Sie für den Zweck eines Gucklochs benötigen.
- Wie nähert sich d_i an, wenn d_o sehr groß wird (das Objekt ist sehr weit entfernt)? Vergleichen Sie es mit der Brennweite des Objektivs und erklären Sie physikalisch, warum sich das virtuelle Bild einer Zerstreuungslinse niemals über seinen eigenen Brennpunkt hinaus bewegen kann.
Die Physik hinter diesem Experiment
Zerstreuungslinsen-Bildgebung
Eine Zerstreuungslinse hat eine negative Brennweite. Das Einsetzen von f < 0 in 1/f = 1/d_o + 1/d_i ergibt immer ein negatives d_i (virtuell) und 0 < m < 1 (reduziert, aufrecht) für jeden positiven Objektabstand.