Optik Glossar / Lexikon

Abbe Zahl
Die Abbe Zahl gibt an wie stark sich der Brechungsindex eines Materials mit der Wellenlänge ändert

Abbildungsfehler
Abbildungsfehler (oder Aberrationen) beschreiben die Abweichung von der idealen Abbildung, wonach die Lichtstrahlen nach dem Durchgang durch eine Linse oder ein Linsensystem in eine Punkt (Fokus) gebÜndelt werden. Häufig auftretene Abbildungsfehler sind z.B. chromatische Aberration, Koma oder sphärische Aberration. Korrigiert werden können die Fehler durch kombinieren mehrere Linsen (achromatisch Linse) oder besondere Linsenformen (aplanatisch Linse)

achromatisch
achromatische Linsen korrigieren den Abbildungsfehler chromatische Aberration

Diese Korrektur wird durch die Kombination von zwei oder mehreren Linsen mit unterschiedlichen Abbe Zahlen erreicht.

Antireflexbeschichtung
Eine Antireflexschicht wir genutzt, um die Reflexion von Licht an der Oberfläche von Linsen zu unterdrücken und somit die Transmission zu steigern.

aplanatisch
Aplanatische Linsen (oder Aplanaten) korrigieren die Abbildungsfehler Koma und sphärische Aberration.

Arbeitsabstand
Der Arbeitsabstand gibt den Abstand zwischen dem Fokus und der Linse an, bei Linsensystemen oder Objektiven wird der Abstand von der letzten Linse gemessen.

asphärisch
Asphärische Linsen haben mindestens eine Oberfläche, die sich von der sphärischen Form (Kugelform) oder planaren Form unterscheidet. Dadurch kann der Abbildungsfehler sphärische Aberration korrigiert werden.

bikonkav
Bikonkave Linsen sind Linsen mit zwei konkaven, also nach innen gewölbten Oberflächen.

bikonvex
Bikonvexe Linsen sind Linsen mit zwei konvexen, also nach außen gewölbten Oberflächen.

Blende
Blenden sind optische Bauteil, die den Querschnitt eines Lichtbu ̈ndels verkleinern. Je nach Wirkungsart wird zwischen Aperturblenden, Feldblenden und Streulichblenden unterschieden werden-

Brechungsindex
Der Brechungsindex (physikalisches Symbol: n) eines Stoffes gibt an, wie groß die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in diesem Stoff bezogen auf die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum ist. n = cVakuum / cMaterial

Beim Übergang von Licht von einem Medium in ein anderes bestimmt der Brechungsindex wie stark das Licht gebrochen wird. Der Brechungsindex ist neben der Materialabhängigkeit auch von der Frequenz des Lichtes (der Farbe des Lichts) abhängig.

Brechwert
Der Brechwert D oder Brechkraft ist der Kehrwert der Brennweite f.

D = f1 / f
Er wird insbesondere bei Brillengläsern in der Einheit Dioptrie (dpt) angegeben. Für konvexe Linsen (Sammellinsen) ist der Brewchwert positiv, für konkave Linsen (Zerstreuungslinsen) negativ.

Brennweite
Die Brennweite f gibt den Abstand zwischen dem Fokus und der Hauptebene einer Linse (oder eines gewölbten Spiegels) an. Auch für Linsensystem, z.B. Objektive, kann eine effektive Brennweite definiert werden. Die Brennweite ist für Sammellinsen positiv und für Zerstreuungslinsen negativ, da der gedachte Fokus hier vor der Linse liegt.

chromatische Aberration
Die chromatische Aberration ist ein Abbildungsfehler von Linsen. Licht wird je nach Wellenlänge unterschiedlich stark gebrochen, da der Brechungsindex wellenlängenabhängig ist. Korrigiert werden kann der Fehler durch achromatische Linsen.

Dioptrie
Dioptrie (kurz: dpt) ist eine Maßeinheit für den Brechwert. Üblich ist es die Brechkraft von Brillengläsern in Dioptrien anzugeben.

Filter
Filter sind optische Bauelemente, die nur einen bestimmten Teil des einfallenden Lichts selektiv durchlassen. Filter können z.B. nach der Wellenlänge, der Polarisation oder der Einfallsrichtung des Lichts selektieren.

Fokus
Der Fokus (auch Brennpunkt) einer Sammellinse ist der Punkt, in dem diese alle parallel zur optischen Achse einfallenden Lichtstrahlen bündelt. Auch Zerstreuungslinsen besitzen einen Fokus. Dieser befindet sich im Schnittpunkt der rückwärtig verlängerten, gestreuten Lichtstrahlen.

Frequenz
Die Frequenz von Licht gibt an, wie schnell ihr elektrisches und magnetisches Feld schwingt. Die Frequenz bestimmt die Farbe des Lichts.

Für sichtbares Licht liegt die Frequenz zwischen 400THz (rotes Licht) und 800 THz (violettes Licht). Die Frequenz f hängt mit der Wellenlänge λ von Licht über die Lichtgeschwindigkeit c zusammen.

f = λ / c

Fresnel-Linse
Fresnel-Linsen sind optische Linsen mit einer speziellen Bauform. Um das Volumen und die Masse zu verringern, werden konzentrische Stufen in die Linse eingebaut, die die notwendige Krümmung der Linse aber beibehält.

Hauptebene
Das Konzept der Hauptebenen wird genutzt, um die Brechung von Licht an Linsen vereinfacht zu beschreiben. Dabei wird davon ausgegangen, dass die einfallenden Lichtstrahlen nicht an der Linsenoberfläche sondern an der/ den Hauptebenen der Linse gebrochen wird. Für dünne symmetrische Linsen befindet sich die Hauptebene in der Mitte der Linsen. Für dicke, asymmetrische Linsen oder Linsensysteme (z.B. objektive) werden zwei Hauptebenen benötigt.

Koma
Koma ist ein Abbildungsfehler von Linsen, der entsteht, wenn das einfallende Licht schräg zur optischen Achse auf die Linse trifft. Vermieden wird dieser Abbildungsfehler durch die Bauform der aplanatischen Linsen.

konkav
Oberflächen eines Körper werden als konkav bezeichnet, wenn sie nach innen gewölbt sind. Linsen mit zwei konkaven Oberflächen (bikonkav) oder einer konkaven und einer ebenen Oberfläche (plankonkav) sind Zerstreuungslinsen.

konvex
Oberflächen eines Körper werden als konvex bezeichnet, wenn sie nach außen gewölbt sind. Linsen mit zwei konvexen Oberflächen (bikonvex) oder einer konvexen und einer ebenen Oberfläche (plankonvex) sind Sammellinsen.

Laser
Laser steht für ”light amplification by stimulated emission of radiation” (deutsch: ”Licht-Verstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung”). Laserstrahlung ist einfarbig, intensiv, kohärent und scharf gebündelt. Ein Laser besteht aus dem aktiven Medium, einem Resonator und einer Pumpe.

Linse
Linsen sind optische Bauelemente, die aus einem transparentem Material bestehen. Man unterscheidet zwischen Sammellinsen und Zerstreuungslinse.

Numerische Apertur
Die numerische Apertur AN ist eine einheitenlose physikalische Größe. Sie ist ein Maß für das Auflösungsvermögen einer Linse oder eines Linsensystems (z.B. Objektiven). Sie hängt von dem Brechungsindex n und dem ö ffnungswinkel α ab.

AN =n·sinα

Objektiv
Ein Objektiv ist ein optische Bauteil, dass Licht sammelt, um ein reelle Abbildung eines Gegenstand zu erzeugen. Objektive können aus einer einzelnden Linse oder einem einzelndem Spiegel bestehen, sind in der Regel aber ein Kombination mehrerer optischer Elemente.

optische Achse
Die optische Achse beschreibt die Symmetrieachse eines optischen Systems (z.B. einer Linse) entlang dessen Flächen rotationssymmetrisch sind.

plankonkav
Plankonkave Linsen sind Linsen mit einer konkaven und einer ebenen Oberfläche.

plankonvex
Plankonvexe Linsen sind Linsen mit einer konvexen und einer ebenen Oberfläche.

Polarisation
Die Polarisation von Licht gibt an in welche Richtung das elektrische Feld des Lichtes schwingt.

Polarisator
Ein Polarisator ist ein optischer Filter, der nur Licht mit einer bestimmten Polarisation durchlässt.

Prisma
Ein optisches Prisma ist ein optisches Bauteil, das gewöhnlich die Form eines geometrischen Prismas mit einer dreieckigen Grundfläche hat. Es wird dafür genutzt Licht dispersive (wellenlängenabhängig) aufzufächern oder um einen Lichtstrahl umzuleiten.

Sammellinse
Sammellinsen brechen einfallendes Licht zur Mitte hin. Das Licht wird im Fokus gesammelt. Sammellinsen habe zwei konvexe Flächen (bikonvex) oder eine konvexe und eine ebene Fläche (plankonvex).

sphärisch
Als sphärisch werden kugelförmige Oberflächen bezeichnet.

sphärische Aberration
Sphärische Aberration ist ein Abbildungsfehler von sphärischen Linsen. Lichtstrahlen werden unterschiedlich stark gebrochen, abhängig vom Abstand zur optischen Achse. Korrigiert werden kann dieser Abbildungsfehler durch asphärische Linsen.

telezentrisch
Telezentrische Objektive sindspezielle Objektive , diese ermöglichen ohne perspektivische Verzerrungen zu messen. Da nur die Strahlen parallel zur optischen Achse vom Objektiv erfasst werden, muss die Frontlinse mindestens genauso groß sein, wie das betrachtete Objekt.

transparent
Als transparent werden Materialien bezeichnet, die für sichtbares Licht durchlässig sind.

Triplet-Linse
Triplet-Linsen (oder Cooke-Triplet) ist ein optisches System bestehend aus drei Linsen. Die drei Linsen sind so aufeinander abgestimmt und angeordnet, dass der Abbildungsfehler chromatische Aberration korrigiert wird.

Wellenlänge Die Wellenlänge von Licht ist der Abstand zwischen zwei benachtbarten Wellenbergen des elektrischen oder magnetischen Feldes. Die Wellenlänge bestimmt die Farbe des Lichts. Für sichtbares Licht liegt die Wellenlänge zwischen 380 nm (Violett) bis 780 nm (Rot). Die Wellenlänge λ hängt mit der Frequenz f von Lich über die Lichtgeschwindigkeit c zusammen.

λ = f/c

Zerstreuungslinse
Zerstreuungslinsen brechen Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse einfallend, von dieser Weg. Zerstreuungslinsen haben entweder zwei konkave Flächen (bikonkav) oder eine konkave und eine ebene Fläche (plankonkav).