Basiswissen

5 bis 10 Minuten: man hält eine Lupe so zwischen eine Fenster und eine gegenüberliegende Wand, dass auf der Wand ein scharfes Bild des Fensters entsteht. Es können dann Entfernungen gemessen werden, die recht genau auf den Strahlensatz passen. Nebenbei bestimmten man damit auch die Brennweite einer Lupe. Das ist hier Schritt-für-Schritt erklärt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Von einem Fenster kommen gehen Lichstrahlen durch ein großes Brennglas. Bei geschickter Haltung kann man damit ein recht scharfes Abbild der Fensterszene auf einer Wand erzeugen. Das Bild hat mehr oder minder dieselbe Gestalt wie ein Bild, das man mit einer Lochkamera mit dem Loch in der Mitte der Linse erzeugt hätte. Über diesen Gedanken lässt sich der Strahlensatz der Optik auch für die Linse anwenden. © Gunter Heim/ChatGPT ☛

Kurzanleitung

Hält man eine Lupe geschickt vor eine Wand mit einem gegenüberliegenden Fenster, entsteht auf der Wand ein scharfes Abbild der Situation des Fensters. Je dunkler der Raum und je heller es draußen ist, desto besser sieht man das Bild. Eine normale Lupe, optisch eine Sammellinse, erzeugt dabei von der Form her dasselbe Bild wie eine Lochkamera, deren Loch genau an der Stelle der Lupenmitte wäre. Damit kann man den Strahlensatz der Optik anwenden: alles Strecken des Bildes auf der Wand sind um einen gleichen Faktor verkürzt gegenüber den entsprechenden Längen des wirklichen Gegenstandes. Das kann man über Längenmessen am Gegenstand (etwa einem Baum) und auf dem Bild überprüfen.

Ausführlich

1. Schritt

Material:

Ein Zimmer mit Fenster und gegenüberliegender Wand, tagsüber

Eine Lupe, ideal ist eine Leselupe 👉 Lupe

Zum Entfernungsmessen ein 👉 Zollstock

2. Schritt

Messen:

Halte die Lupe so zwischen das Fenster und die Wand, dass auf der Wand die Umrisse des Fensters gut erkennbar sind.

Miss die Höhe des Fensterbildes auf der Wand, wir kürzen sie hier mit h ab.

Miss die Entfernung der Lupe zur Wand, wir kürzen sie hier ab mit d.

Diese Entfernung von der Lupe zum scharfen Bild auf der Wand heißt auch 👉 Brennweite

Miss die Enttfernung der Lupe zum Fenster, wir nennen sie hier D.

Miss die Höhe des echten Fensters, wir nennen sie hier H.

3. Schritt

Skizze:

Fertige eine nicht maßstäbliche Skizze an.

Trage die Strecken d, h, D und H in die Skizze ein.

4. Schritt

Berechnung:

Nach dem Strahlensatz sollte gelten: h:d = H:d

Überprüfe, wie gut das auf die gemessenen Werte passt.

Siehe auch 👉 Strahlensatz

Kurzerklärung

Man stellt sich Licht bestehend aus Strahlen vor. Strahlen sind gerade Linien. Die Strahlen werden von der Lupe so umgelenkt, dass die Lupe letztendlich funktioniert wie eine Lochkamera. Dasselbe Ergebnis würde ein kleines Loch in einer Scheibe anstatt der Lupe ergeben. Das Licht wäre aber auf der Wand so schwach dass man es bei Helligkeit im Raum unmöglich sehen kann. Eine Lupe fängt mehr Licht ein als eine Lochkamera, erzeugt aber letztendlich dieselbe Geometrie der Abbildung. Siehe auch 👉 Lochkamera