Optische Linsen: Grundlagen und Funktionsweise
Optische Linsen spielen eine zentrale Rolle in der Physik Klasse 7 und darüber hinaus. Sie sind durchsichtige Körper aus Glas oder Kunststoff, die aufgrund ihrer Form Licht auf bestimmte Weise beeinflussen können. In diesem Abschnitt werden die zwei Hauptarten von Linsen vorgestellt: Sammellinsen und Zerstreuungslinsen.
Sammellinsen: Lichtbündelung im Brennpunkt
Sammellinsen zeichnen sich dadurch aus, dass sie in der Mitte dicker sind als am Rand. Ihre Form ähnelt der eines Linsensamens, woher auch ihr Name stammt. Eine bekannte Anwendung der Sammellinse ist die Lupe, die als Brennglas verwendet werden kann.
Beispiel: Mit einer Lupe lässt sich im Sommer Sonnenlicht in einem Punkt bündeln und so ohne Streichholz oder Feuerzeug etwas anzünden.
Definition: Der Punkt, in dem eine Sammellinse parallele Lichtstrahlen bündelt, wird als Brennpunkt F bezeichnet.
Vocabulary: Die Brennweite f ist der Abstand zwischen der Linse und ihrem Brennpunkt.
Es gibt verschiedene Formen von Sammellinsen, die sich in ihrer Dicke und damit in ihrer Brennweite unterscheiden. Je nach Form und Dicke sammeln sie das Licht weit entfernter Gegenstände in unterschiedlichen Abständen hinter der Linse.
Zerstreuungslinsen: Lichtstreuung
Im Gegensatz zu Sammellinsen sind Zerstreuungslinsen in der Mitte dünner als am Rand. Ihre Funktion lässt sich gut beobachten, wenn man sie in Richtung der Sonne hält und ein Blatt Papier als Schirm dahinter platziert.
Highlight: Zerstreuungslinsen lassen das einfallende Licht auseinanderlaufen, anstatt es zu bündeln.
Lichtbrechung als Grundprinzip
Die Funktionsweise beider Linsentypen basiert auf dem Prinzip der Lichtbrechung. Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, wird es gebrochen. Bei Linsen geschieht dies sowohl beim Eintritt des Lichts in die Linse als auch beim Austritt.
Vocabulary: In vereinfachten Darstellungen wird oft nur eine einzige Brechung in der Linsenmitte gezeichnet, um das Prinzip zu veranschaulichen.
Die Lichtbrechung für Kinder erklärt kann durch einfache Experimente mit verschiedenen Linsentypen veranschaulicht werden. Ein Arbeitsblatt zu optischen Linsen könnte Aufgaben beinhalten, die den Strahlengang bei Sammellinsen und Zerstreuungslinsen vergleichen und so das Verständnis für die unterschiedlichen Eigenschaften dieser Arten von Linsen in der Physik fördern.
