PhysProf - Zerstreuungslinsen - Bild - Simulation - Brennpunkt
Fachthema: Zerstreuungslinse
PhysProf - Geometrische Optik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur Darstellung des Strahlenverlaufs der bei Lichtbrechungen an Zerstreuungslinsen entsteht.
Dieses Teilprogramm ermöglicht die Durchführung interaktiver Analysen zu diesem Fachthema sowie eine Untersuchung der entsprechenden physikalischen Sachverhalte und eignet sich zudem als Begleitung zu Versuchen im Physikunterricht.
Es unterstützt dabei ein tiefergehendes Verständnis zu diesem Themengebiet zu erlangen und kann zum Lösen vieler diesbezüglich relevanter Aufgaben eingesetzt werden.
Weitere relevante Seiten zu diesem Programm
Themen und Stichworte zu diesem Modul:Linse - Zerstreuungslinse - Streulinse - Optische Linsen - Strahlen - Geometrische Optik - Abbildende Optik - Projektion - Bildkonstruktion - Strahlenoptik - Berechnen - Konkave Linse - Konkavlinse - Bikonkave Linse - Zerstreuungslinsen - Streulinsen - Optische Linse - Konkavlinsen - Bikonkave Linsen - Dünne Linsen - Dünne Linse - Dicke Linse - Dicke Linsen - Gegenstandsweite - Bildweite - Reelles Bild - Virtuelles Bild - Parallelstrahl - Brennweitenberechnung - Brennweitenbestimmung - Brennpunktstrahl - Bestimmung - Bestimmen - Reelle Abbildung - Reelle Bilder - Virtuelle Bilder - Linsenabbildung - Bilder konstruieren - Abbildung - Bildgröße - Gegenstandsgröße - Brennweite - Brennpunkt - Abbildungsmaßstab - Bildhöhe - Spiegelbild - Zeichnen - Fokus - Focal length - Bildpunkt - Brennebene - Licht - Lichtweg - Was - Wie - Weshalb - Was ist - Warum - Erklärung - Arbeitsblatt - Arbeitsblätter - Unterrichtsmaterial - Unterrichtsmaterialien - Lernen - Erlernen - Aufgaben - Lösungen - Optische Achse - Hauptstrahlen - Gleichung - Eigenschaften - Linsengleichung - Abbildungsgesetz - Abbildungsgleichung - Funktionsweise - Gleichung - Konkav - Bildentstehung - Linsenbilder - Linsen - Arten - Linsenarten - Linsenformen - Konkav - Plankonkav - Plankonkave Linse - Konkave Linsen - Strahlenverlauf - Vergrößerung - Verkleinerung - Strahlengang - Aufbau - Abbilden - Optik - Grundlagen - Grundlegendes - Animation - Physik - Unterricht - Versuch - Physikalisch - Rechner - Beispiele - Zeichnen - Physikalische Formel - Formel - Formelzeichen - Bild - Grafik - Berechnung - Darstellen - Grafische Darstellung |
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Zerstreuungslinse
Modul Zerstreuungslinse
Mit Hilfe des Unterprogramms [Optik] - [Zerstreuungslinse] kann die Entstehung eines Bildes an konkaven dünnen Linsen analysiert, sowie der entstehende Strahlenverlauf simuliert werden.
Zerstreuungslinse - Abbildung 1
Zerstreuungslinse - Abbildung 2
Die Geometrische Optik beschreibt optische Erscheinungen (Vorgänge) mit Hilfe von Lichtstrahlen unter Verwendung der Geometrie und behandelt den Weg des Lichts sowie dessen Ausbreitungsrichtung auf Linien.
Als Linse bezeichnet man ein optisch wirksames Bauelement mit zwei lichtbrechenden Flächen, von welchen mindestens eine der Flächen konvex oder konkav gewölbt ist. Eine gedachte Linie, auf welcher die Krümmungsmittelpunkte der Linsenflächen liegen, wird als optische Achse bezeichnet.
Zerstreuungslinsen (Konkavlinsen bzw. bikonkave Linsen) sind durch zwei Kugelflächen so begrenzt, dass sie in der Mitte dünner sind als am Rand. Parallel zur optischen Achse durch eine Konkavlinse tretende Strahlen werden so gebrochen als kämen sie von einem vor der Linse liegenden Brennpunkt F. Dessen Abstand von der Linie ist die Brennweite f. Sie ist stets negativ. Die Brennweite einer Linse hängt vom Linsenmaterial, den Krümmungsradien, den begrenzenden Kugelflächen und dem umgebenden Medium ab. Es gilt:
Die Abbildungsgleichung (Linsengleichung) ist wie folgt definiert:
Der Abbildungsmaßstab A beschreibt das Verhältnis von Bildgröße zu Gegenstandsgröße. Es gilt:
A = B/G
Hierbei sind:
G: Gegenstandsgröße [m]
B: Bildgröße [m]
g: Gegenstandsweite [m]
b: Bildweite [m]
f: Brennweite [m]
Programmbedienung
Das Programm stellt die maßgeblich wichtigsten Strahlen dar, welche zur Erstellung des Bildes notwendig sind. Dies sind der Brennpunktstrahl (blau), der Mittelpunktstrahl (grün) und der Parallelstrahl (rot).
Mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Rollbalken können Sie die Brennweite f, die Gegenstandsweite g, sowie die Gegenstandsgröße G einstellen. Daraufhin wird die Darstellung des Bildes aktualisiert.
Die errechneten Werte für die Bildweite b und Bildgröße B werden ausgegeben. Eine Aktivierung des Kontrollkästchens Beschriftung bewirkt die Beschriftung der Grafik mit den Bezeichnungen für Gegenstandsweite, Bildweite und Brennweite.
Die Gegenstandsweite ist als der Abstand des Gegenstands (Pfeil) von der Mitte der Linse definiert. Die Brennweite beschreibt den Abstand des Brennpunktes von der Linse. Die Gegenstandsgröße ist die Höhe des Gegenstands. Unter Bildweite versteht sich der Abstand des entstandenen Bildes von der Linsenmitte und die Bildgröße beschreibt die Höhe des Bildes.
Die Brennweite einer Linse hängt von folgenden Faktoren ab:
- Brechzahl des Materials der Linse
- Brechzahl des Materials der Umgebung
- Krümmungsradien der Linsen (Kugelflächen)
Brennweite bestimmen:
Sie kann für eine dünne Linse wie folgt bestimmt werden:
f: Brennweite der Linse
n: Brechzahl des Materials der Linse
nM: Brechzahl des Materials der Umgebung
r1: Krümmungsradius der stärker gekrümmten Linsenseite
r2: Krümmungsradius der weniger stark gekrümmten Linsenseite
Für ein System mit zwei dünnen Linsen gilt:
f: Brennweite des Systems zweier Linsen
f1: Brennweite der Linse 1
f2: Brennweite der Linse 2
d: Abstand der beiden Linsen
n: Brechzahl des Materials der Linse
Die Brennweite einer dicken Linse lässt sich wie folgt errechnen:
f: Brennweite der dicken Linse
n: Brechzahl des Materials der Linse
r1: Krümmungsradius der stärker gekrümmten Linsenseite
r2: Krümmungsradius der weniger stark gekrümmten Linsenseite
d: Abstand der Scheitel beider Linsen
Hinsichtlich ihrer Zuordnung werden konkave Linsen (Zerstreuungslinsen), wie nachfolgend gezeigt, in folgende Arten unterteilt.
- bikonkave Linse
- plankonkave Linse
- konvex konkave Linse
Sie sind bezüglich ihrer Kugelflächen in der Mitte dünner als am Rande.
Viruelles Bild:
Bilder, von denen am wahrgenommenen Ort keine Lichstrahlen ausgehen werden als virtuelle Bilder bezeichnet. Sie können an dem Ort an dem sie erscheinen, nicht auf einen Schirm abgebildet werden. Bilder dieser Art ergeben sich in Form von Spiegelbildern oder bei Lupen.
Relles Bild:
Als reelle Bilder werden Bilder bezeichnet, von welchen relle Lichtstrahlen ausgehen. Bilder dieser Art entstehen unter anderem bei Abbildungen von Sammellinsen, wenn die Gegenstandsweite größer ist als die Bildweite, bzw. wenn gilt g > f.
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.
Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Linse sowie unter Wikipedia - Brennweite zu finden.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Schräger Wurf - Schiefer Wurf, Waagerechter Wurf - Horizontaler Wurf, Hookesches Gesetz, Mechanische Arbeit, Zweites Newtonsches Gesetz, Drittes Newtonsches Gesetz, Gedämpfte mechanische Schwingung, Bewegungen auf einer Kreisbahn, Hebelgesetz, Chaotisches Doppelpendel, Mathematisches Pendel, Freier Fall und Luftwiderstand, Harmonische Schwingungen, Molekularbewegungen, Brownsche Bewegungen, Potentielle und kinetische Energie, Ideale Strömung - Volumenstrom, Druck in Flüssigkeiten, Wellen - Simulationen, Zusammengesetzte Bewegung, Bewegungen in der Ebene, Carnotscher Kreisprozess, Adiabatische Zustandsänderung, Isotherme Zustandsänderung, Isobare Zustandsänderung, Isochore Zustandsänderung, Beugung am Spalt, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse, Wechselstromkreise, RLC-Kreis - RLC-Schaltung, RL-Kreis - RL-Schaltung, RC-Kreis - RC-Schaltung, Resonanz - Resonanzkurve, Widerstände im Wechselstromkreis, Schwingungen und deren Überlagerung, Plattenkondensator, Ladung und Entladung von Kondensatoren, Reihenschaltung und Parallelschaltung, Lissajou-Figuren, 1. Keplersches Gesetz, 2. Keplersches Gesetz, 3. Keplersches Gesetz
Reflexion - Lichtbrechung - Sammellinse - Hohlspiegel - Reflexion am Spiegel - Beugung am Spalt - Plancksches Strahlungsgesetz
Unterprogramm Zerstreuungslinse
PhysProf 1.1 - Unterprogramm RLC-Kreis
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
Physik interaktiv
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Mechanik eingebundenen Unterprogramm,welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Elektrotechnik eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Thermodynamik eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
- Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
- Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
- Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
- Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
- Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
- Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
- Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
- Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten
Visualisierung und Simulation interaktiv
SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.
Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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