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Geometrische Optik

Bildentstehung bei einer Sammellinse als Beispiel eines Strahlengangs: Das links als grüner Pfeil gekennzeichnete Objekt kann rechts von der Sammellinse vergrößert auf einem Schirm abgebildet werden.

Die geometrische Optik oder Strahlenoptik bedient sich des Strahlenmodells des Lichtes[1] und behandelt damit auf einfache, rein geometrische Weise den Weg des Lichtes auf Linien.[2]

Das Modell des Lichtstrahls, also eines auf eine Linie begrenzten Lichtbündels, entspricht nicht der physikalischen Realität,[2] ein solches Lichtbündel kann man daher nur angenähert realisieren.[1] Dennoch lässt sich mit Hilfe der Strahlenoptik die optische Abbildung, die Hauptthema der technischen Optik ist,[3] oft mit ausreichender Genauigkeit beschreiben.[4]

Beschränkt man die geometrische Optik auf Strahlen, die nahe der optischen Achse verlaufen und zu ihr parallel sind oder sie sehr flach schneiden, liegt die sogenannte paraxiale Optik vor. Dafür lassen sich geschlossene mathematische Abbildungsgleichungen finden. Man wendet diese Methode hauptsächlich an, um einige Kenngrößen eines Systems zu ermitteln: Brenn- und Schnittweite (objekt- und bildseitig), Lage der Haupt- und Knotenpunkte und der Ein- und Austrittspupille.[5]

Die geometrische Optik lässt sich mathematisch als Grenzfall der Wellenoptik für verschwindend kleine Wellenlängen des Lichts auffassen. Sie versagt aber auch in diesem Fall, wenn die Verhältnisse für Strahlen mit hoher Energiedichte oder nahe an der Grenze zum Schatten (kein Licht) untersucht werden sollen.[1]

  1. ↑ a b c Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 35.
  2. ↑ a b Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 11.
  3. ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 157.
  4. ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 180.
  5. ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 184.

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