Von jedem Punkt eines Gegenstandes geht Licht in die unterschiedlichsten Richtungen aus. Das Licht, das von einem Punkt P ausgeht und auf die Sammellinse fällt, trifft hinter der Linse wieder in einem Punkt P' zusammen (Bild 1). P' ist der Bildpunkt des Gegenstandspunktes P.
Um nun von einem Gegenstand das Bild zu erhalten, könnte man für alle möglichen Gegenstandspunkte die Bildpunkte konstruieren. Die Summe der Bildpunkte ergibt das Bild des Gegenstandes.
Eine einfache Bildkonstruktion
Zur zeichnerischen Konstruktion von Bildern reicht es aus, den Verlauf
einiger charakteristischer Strahlen durch Sammellinsen zu kennen. Genutzt
werden zur Bildkonstruktion Parallelstrahlen,
Brennpunktstrahlen
und Mittelpunktstrahlen
(Bild 2).
Wenn diese Strahlen an einer dünnen Sammellinse gebrochen werden,
so gilt unter der Bedingung achsennaher Strahlen:
- Ein Parallelstrahl wird so gebrochen, dass er dann durch den Brennpunkt verläuft.
- Ein Brennpunktstrahl wird so gebrochen, dass er dann parallel zur optischen Achse verläuft.
- Ein Mittelpunktstrahl geht ungebrochen durch eine Sammellinse.
Diese drei charakteristischen Strahlen kann man zur Bildkonstruktion
nutzen (Bild 3). Um einen Bildpunkt zu erhalten, reicht es aus, jeweils
zwei Strahlen zu zeichnen. Fertigt man eine maßstäbliche Skizze
an, so kann man aus der Zeichnung die Bildweite
und die Bildgröße ermitteln.
Bringt man einen Schirm an die Stelle, an der sich die Strahlen schneiden,
so erhält man auf dem Schirm ein scharfes Bild des Gegenstandes.
Der Schirm befindet sich dann genau in der Bildweite. Verschiebt man den
Schirm, so erhält man ebenfalls ein Bild. Es ist aber unscharf.
Unterschiedliche Bilder an Sammellinsen
Was für ein Bild eines Gegenstandes durch eine Sammellinse entsteht,
ist von der Gegenstandsweite (Entfernung
Gegenstand-Linse) und von der Brennweite der Linse abhängig. Die
nachfolgende Skizze zeigt einige Bilder eines Gegenstandes bestimmter
Gegenstandsgröße bei unterschiedlicher
Gegenstandweite.
Einen Überblick über die Bilder bei unterschiedlichen Gegenstandsweiten
gibt Bild 4. In den meisten Fällen entstehen reelle
(wirkliche) Bilder, also Bilder,
die man auf einem Schirm auffangen kann. Nur dann, wenn sich der Gegenstand
innerhalb der einfachen Brennweite befindet, entstehen virtuelle
(scheinbare) Bilder, also Bilder,
die man nicht auf einem Schirm auffangen kann.
Berechnung von Größen
Bildgröße und Bildweite kann man mithilfe von Bildkonstruktionen
ermitteln. Es gibt aber auch die Möglichkeit, diese Größen
zu berechnen. Dazu nutzt man die Abbildungsgleichung
bzw. den Abbildungsmaßstab.
Genauere Informationen dazu sind unter diesen Stichwörtern zu finden.