Knick in der Optik - Licht brechen, streuen bündeln


Wir versuchen, zu verstehen, was Licht überhaupt ist und warum wir überhaupt sehen können. Lichtbrechung kennt jeder. Mit einem Laserpointer kann man das auch sehr gut sichtbar machen. Über die Lochkamera arbeiten wir uns vor zu Linsen in Lupen und Fernrohren.

Brainstorming: Warum sehen wir Dinge?

Die Griechen glaubten, dass unsere Augen Sehstrahlen aussenden. Warum kann das nicht richtig sein?

Bild "Optik_Sehen.jpg"

Das einfachste optische Gerät: Die Lochkamera


Bild "Optik_Lochkamera.jpg"

Die Lochkamera aus einem Schuhkarton mit Transparentpapier als Projektionsfläche.
Bild "Optik_Lochkamera1.jpg"  

Das kopfstehende Bild:
Bild "Optik_Lochkamera3.jpg"


Hier die optimierte Lochkamera, mit "Wechselobjektiven" :)
Man kann nun einfach die Wirkung unterschiedliche Löcher und einer Linse ausprobieren.
Bild "Optik_Lochkamera2.jpg"

Was passiert in einer Linse?

Mit dem Laser der Lichtbrechung auf der Spur:
Zeichnet ein, was ihr beobachtet. Vervollständigt den Verlauf des
Lichtstrahls unten in den Zeichnungen:
Bild "Optik_Brechung1.jpg"
Bild "Optik_Brechung2.jpg"

Warum wird Licht überhaupt abgelenkt?

Licht kann man sich vorstellen, wie Wellen im Wasser.
Wir brechen Wellen im Wasserbecken
Bild "Optik_Wellen.jpg"


Zurück zur Linse

Gemeinsam untersuchen wir Linsen, die nach innen und nach außen gewölbt
sind. Was ist der Brennpunkt und wie finden wir ihn?
Wir verwenden eine simple Vorrichtung, mit der ein Laserpointer parallel verschoben werden kann. So kann man die Wirkung der Linse auf paralleles Licht untersuchen.
Bild "Optik_Laserpointer.jpg"

Zeichnet den Verlauf des Lichtstrahls in die Bilder ein:
Bild "Optik_Konkav.jpg"
Bild "Optik_Konvex.jpg"

Ein Maß für die Wölbung: Die Brennweite. Wir suchen den Punkt, an dem sich die parallelen Lichtstrahlen treffen und messen die Brennweite.
Für Brillenträger:

Wie baue ich denn nun ein Fernrohr?


Strahlengang durch die Lupe
Bild "Optik_Lupe.jpg"

Zum selber tüfteln: Strahlengang durch das Keplerfernrohr
Bild "Optik_Keplerfernrohr.jpg"

Unser eigenes Piratenfernrohr

Hierzu brauchen wir eine konkave und eine konvexe Linse (Kepler-Prinzip) und zwei Papprollen, die man ineinander stecken kann. Hierzu eigenen sich Geschenkpapierrollen sehr gut. Hat man viele davon, so finden sich auch immer Paare, die exakt ineinander geschoben werden können.
Durch das Verschieben der Linsenabstände kann die Schärfe eingestellt werden.

Hier ein Fernrohr aus einem Bausatz, der nach dem gleichen Prinzip funktioniert.
Bild "Optik_Fernrohr.jpg"

Bezugsquelle für preisgünstige Kunststofflinsen mit verschiedenen Durchmessern und Brennweiten:
http://www.opitec.de