Brennweite bestimmen
Methoden
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Basiswissen
Die Brennweite ist für Linsen und Spiegel definiert: sie ist die Entfernung zum Gerät, in der einfallende Strahlen durch die Wirkung des Gerätes gebündelt auf einem Punkt zusammentreffen. Diese Weite kann auf verschiedene Weisen bestimmt werden.
Lupen: Optische Bank
Die am leichtesten verständliche Methode dürfte es sein, mehrere verschiedene und gut sichtbare Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse auf eine Sammellinse fallen zu lassen. Die Linse bricht die Strahlen dann so, dass sie auf der anderen Seite alle durch einen gemeinsamen Punkt gehen. Dieser Punkt ist der Brennpunkt. Und bei der hier verwendeten Anordnung ist der Abstand des Brennpunktes zur Mitte der (symmetrischen) Sammellinse dann auch gleich der gesuchten Brennweite f.
Lupen: Fokometer
Man kann eine Lupe so zwischen einen Gegenstand und eine Wand, ein Blatt Papier oder eine andere ebene Fläche halten, dass auf der Fläche eine scharfes Abbild des Gegenstandes entsteht. Aus dem Abstand der Lupe zum Abbild oder auch von der Lupe zum ursprünglichen Gegenstand kann man dann rechnerisch auf die Brennweite schließen.
- Man hat sehr weit entfernte helle Objekte, etwa weit entfernte Bäume oder die Sonne.
- Man hat eine Projektionsfläche in der Nähe, idealerweise in einem dunklen Raum.
- Man hält eine Lupe so, dass die Objekte scharf auf der Projektionsfläche abgebildet werden.
- Der Abstand zwischen Lupe und Projektionsfläche, die Bildweite, ist dann auch die gesuchte Brennweite.
Die einfachst mögliche Variante ist es, eine Lupe vor ein Blatt Papier als Projektionsfläche zu halten und damit eine helle Landschaft auf das Blatt zu projizieren. Sind die Objekte ausreichend weit entfernt, ist der Abststand der Linse zum scharfen Bild direkt auch die gesuchte Brennweite.
Hat man keine helle Landschaft, kann man von sich aus leuchtende Objekte verwenden. Und sind diese nicht beliebig weit in die Ferne verschiebbar, etwa weil man in einem kleinen Raum arbeitet, kann man die gesuchte Brennweite mit der Hilfe Linsenformel berechnen.
- Ein entsprechend gebautes Messgerät bezeichnet man als 👉 Fokometer
- Eine sehr einfache Variante ist das 👉 Lupen-Kino
- Eine Variante mit mehr Möglichkeiten 👉 Linsenformel
Für eine schnelle und grobe Abschätzung ist die beste Möglichkeiten das Lupen-Kino. Man kann zum Beispiel nachts eine Straßenlaterne oder ein Gebäude mit leuchtenden Fenstern auf ein Blatt Papier werfen und damit direkt die Brennweite experimentell bestimmen.
Lupen: rechnerisch
- Mit Hilfe des Brechungsgesetzes (Snellius) kann man Strahlengänge konstruieren.
- Damit kann man den Brennpunkt einer Lupe rein rechnerisch bestimmen.
- Siehe auch unter 👉 Snelliussches Gesetz
Lupe: Ablesen
- Auf einer Lupe oder der Verpackung kann die Brennweite angegeben sein.
- Sie ist oft mit einem kleinen lateinischen f abgekürzt.
- Alternativ ist manchmal auch die Dioptrie angegeben (D).
- Der Kehrwert der Dioptrienzahl ist die Brennweite.
- Siehe auch unter 👉 Brennweite aus Dioptrien