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Frage an die Experten (Optik)

Thema erstellt von Uwe. 
Beiträge: 462, Mitglied seit 18 Jahren
Die Vergrößerung einer Linse kann man ja anhand ihrer Brennweite errechnen, aber was ist denn die größtmögliche Brennweite, sprich größtmögliche Vergrößerung?

Vergrößern tun doch auch nur die Konvexlinsen, ergo müsste doch eine Glaskugel als Maximum der Konvexlinse die größtmögliche Vergrößerung haben, oder?

Wie groß ist die aber denn? Weiß das jemand?

Neugierige Grüße,
Uwe
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Dieser Beitrag wurde 666 mal geändert, zuletzt durch GOTT, morgen um 6.23 Uhr
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Die großtmögliche Vergrößerung ist lediglich durch die Eigenschaften des werkstoffes Glas begrenzt
Ab einer bestimmten Größe können Glaslinsen nicht mehr stabil eingebaut werden. Sie hängen dann durch ihr Eigengewicht durch, was die Güte des Bildes verschlechtert.
Ab einer bestimmten Größe verwndet man keine Linsen, sonder Hohlspiegel, Diese lassen sich besser befestigen.
Auch hier sind die Grenzen durch die möglichen Verarbeitungstechniken begrenzt. Theoretisch wäre ein unendlicher Wert möglich. Ein absolut planer Spiegel hätte eine Brennweite von unendlich. Das Mikroskop oderTeleskop müßte dann entsprechend undendlich lang sein, um ein Bild abzubilden.

Hinzu kommt noch, daß ich nicht stärker vergrößern kann, als die Wellenlänge des Lichts. Ein Obkekt, das kleiner ist als die Wellenlänge, kann nicht mehr dargestelt werden. Hier muß man dann auf Elektronenmikroskope zurückgreifen.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 02.02.2010 um 09:15 Uhr.
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Ein absolut planer Spiegel vergrößert nicht, sondern bildet ein Objekt in der realen Größe ab (abhänging von der Entfernung zwischen Betrachter und Objekt.
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 18 Jahren
Hi

Zitat:
Mit den Linsenparametern Apertur, Linsenradien, Mittendicke, Passfehlertoleranz (resp. Wellenfrontfehler im Durchtritt), Sauberkeit, Antireflexions-Schichtsystem und den Materialkenngrößen Homogenität, Spannungsdoppelbrechung, Brechzahl und Abbesche Zahl ist die optische Wirkung einer Linse vollständig vorhersagbar.
http://de.wikipedia.org/wiki/Linse_(Optik)

Die Kugel ist nicht besser als eine flachere Linse, denn Linsen sind Kugelausschnitte.

Das Teleskop Hubble hat zB. Hohlspiegel, der Hauptspiegel weist einen Durchmesser von 2,4 Metern auf, und die effektive Brennweite des Systems beträgt 57,6 Meter.

Linsen wären für Hubbel viel zu schwer, sowohl in der Herstellung, wie auch im Gebrauch.

Real
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 1560-3:
Ein absolut planer Spiegel vergrößert nicht, sondern bildet ein Objekt in der realen Größe ab (abhänging von der Entfernung zwischen Betrachter und Objekt.

Das hab ich auch nie behauptet.
ich Schrieb:
Zitat:
Ein absolut planer Spiegel hätte eine Brennweite von unendlich.

Zitat:
Real schrieb in Beitrag Nr. 1560-4:
Linsen wären für Hubbel viel zu schwer, sowohl in der Herstellung, wie auch im Gebrauch.
Real

Da Hubble in der Schwerelosigkeit arbeitet, wären diese Probleme hier nicht von Bedeutung.
Die sonstigen Eigenschaften:
Zitat:
Mit den Linsenparametern Apertur, Linsenradien, Mittendicke, Passfehlertoleranz (resp. Wellenfrontfehler im Durchtritt), Sauberkeit, Antireflexions-Schichtsystem und den Materialkenngrößen Homogenität, Spannungsdoppelbrechung, Brechzahl und Abbesche Zahl ist die optische Wirkung einer Linse vollständig vorhersagbar.
sind hier eher entscheident dafür, daß man Spiegel statt Linsen verwendet.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 08.02.2010 um 09:12 Uhr.
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Beiträge: 2.939, Mitglied seit 17 Jahren
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1560-5:
(...)
Da Hubble in der Schwerelosigkeit arbeitet, wären diese Probleme (das Gewicht des Spiegels) hier nicht von Bedeutung.
(...)
Hallo Hans, ich grüße Dich.
Du hast schon Recht, am Arbeitsplatz ist die Masse des Spiegels im Teleskop nicht von Bedeutung.
Das Problem hat man vorher. Mit UPS bringt man so einen Hohlspiegel nicht in den Orbit.
Und per Space Shuttle hinbringen... da liegen die Nutzlastkosten bei rund $ 18.000/Kg.
Deshalb spielt die Masse b.z.w. das Gewicht eines Bauteils das in den Orbit befördert werden soll eine nicht gerade bescheidene Rolle. ;-)

Mit den besten Grüßen.
Ernst Ellert II.
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Deine Zeit war niemals und wird niemals sein.
Deine Zeit ist jetzt und hier, vergeude sie nicht.
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Ernst Ellert II schrieb in Beitrag Nr. 1560-6:
Das Problem hat man vorher. Mit UPS bringt man so einen Hohlspiegel nicht in den Orbit.
Und per Space Shuttle hinbringen... da liegen die Nutzlastkosten bei rund $ 18.000/Kg.

Ich sags mal so:
Das vorrangige Ziel des Hubble-Teleskops ist es Gute Bilder zu liefern.
Da kam nur das beste, technisch machbare und auch bezahlbare System in Frage
Da fielen Linsensysteme schon von vornherein, wegen ihrer geringeren Bildqualität, durch das Raster.
Wäre es hingegen umgekehrt gewesen, also wären Linsen besser als Spiegel, so hätten die Betreiber in den sauren Apfel beißen müssen, und die UPS-Briefmarke für die Lieferung ins All zahlen müssen. Wenn nicht in einem Stück, dann in mehreren Einzelteilen, die man z.B auf der ISS zusammengesetzt hätte.

Hinzu kommen noch Temperaturprobleme, die noch nicht erwähnt wurden.
Auf der sonnenbeschienenen Seite können 3-stellige Temperaturen auftreten, während im Schatten 3-stellige Minusgrade möglich sind. Welche Linse kann das auf Dauer schadlos überstehen.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1560-5:
Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 1560-3:
Ein absolut planer Spiegel vergrößert nicht, sondern bildet ein Objekt in der realen Größe ab (abhänging von der Entfernung zwischen Betrachter und Objekt.
Das hab ich auch nie behauptet.
ich Schrieb:
Zitat:
Ein absolut planer Spiegel hätte eine Brennweite von unendlich.

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Hat ein planer Spiegel nicht eher Brennweite Null? ;-)
Er bildet die Grenze zwischen konkaven und konvexen Spiegeln.

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Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 1560-8:
Hat ein planer Spiegel nicht eher Brennweite Null? ;-)
Er bildet die Grenze zwischen konkaven und konvexen Spiegeln.

Je flacher ein Spiegel wird, desto größer seine Brennweite.
Brennweite definiert sich so:
Fallen parallele Strahlen auf einen Spiegel so treffen sich die reflektierten Strahlen in einem Punkt
Die Abstand von der Spiegelachse bis zu diesem Punkt ist die Brennweite
Da aber bei einem planen Spiegel parallele Strahlen auch wieder parallel reflektiert werden, treffen sich die Strahlen im unendlichen.(also nie)
Mathematisch gesehen wäre die Brennweite bei einem gewölbten Spiegel sogar größer unendlich.(was nicht möglich ist)
Hier hilft man sich mit einem Kunstrukt und definiert den Brennpunkt als gedachten Punkt hinter dem Spiegel, von dem die reflektierten Strahlen scheinbar ausgehen.

Brennweite null würde bedeuten, daß die parallel ankommenden Strahlen auf einen Punkt direkt auf der Spiegeloberfläche, also Abstand = null, reflektiert würden.
Ich glaube das wäre nur mit einer extremen Parabelform des Spiels möglich(wenn überhaupt)

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 09.02.2010 um 09:28 Uhr.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1560-9:
Brennweite null würde bedeuten, daß die parallel ankommenden Strahlen auf einen Punkt direkt auf der Spiegeloberfläche, also Abstand = null, reflektiert würden.
Ich glaube das wäre nur mit einer extremen Parabelform des Spiels möglich(wenn überhaupt)

[Nachricht zuletzt bearbeitet von Hans-m am 09.02.2010 um 09:28 Uhr]

Im Gegensatz zu Planspiegeln haben Parabolspiegel einen Brennpunkt.
Da ein Planspiegel keinen Brennpunkt hat, ist die Bezeichnung Brennweite demnach überhaupt nicht sinnvoll, egal ob man sie nun mit dem Wert Unendlich oder Null belegt.
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 1560-10:
Im Gegensatz zu Planspiegeln haben Parabolspiegel einen Brennpunkt.
Hatte ich bereits erwähnt:
Zitat:
Ich glaube das wäre nur mit einer extremen Parabelform des Spiels möglich(wenn überhaupt)

Zitat:
Bernhard Kletzenbauer schrieb weiter:
Da ein Planspiegel keinen Brennpunkt hat, ist die Bezeichnung Brennweite demnach überhaupt nicht sinnvoll, egal ob man sie nun mit dem Wert Unendlich oder Null belegt.

Ich hätt´s nicht besser sagen können
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Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1560-11:
Ich hätt´s nicht besser sagen können
Doch. Hast du schon.

(Link kopieren, da sonst leider nicht vollständig!)

http://physik.bildung-rp.de/fileadmin/user_upload/p.... pdf

siehe dortige Aufgabe 2b (Mittelstufe - erster Spiegelstrich) sowie deren Lösung im Anhang
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 1560-12:
(Link kopieren, da sonst leider nicht vollständig!)

http://physik.bildung-rp.de/fileadmin/user_upload/p.... pdf

Hallo Claus,
weder mit Kopieren, noch mit Anklicken, klappts. Fehler 404 Not found

Ihr müsst das Lehrzeichen am Ende zwischen Bank_01. und pdf weglassen, dann gehts
Hab versucht den Link zu korrigieren, und hier neu einzuschreiben, aber das System fügt das Leerzeichen immer wieder ein.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 13.02.2010 um 09:53 Uhr.
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Beiträge: 462, Mitglied seit 18 Jahren
Interessante Debatte bis hier her :-) Danke an alle, die hier ihr Wissen beigesteuert haben.

Kleiner Tipp mit den Links: Benutzt doch TinyURL. Die Verlinkung auf das PDF sieht dann so aus: http://tinyurl.com/y9pt8b6

Einfach selber mal probieren unter www.tinyurl.com und aus langen Links kurze machen ;-)
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Dieser Beitrag wurde 666 mal geändert, zuletzt durch GOTT, morgen um 6.23 Uhr
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