Zur Untersuchung der Lage der Bilder benützen wir die Bildgleichung

1 1 1 1 1 1

~- = - + -~, woraus ~- = - - -~.

f a b b f a

Wir nehmen an, das Licht komme von links, so liegt der erste Brennpunkt

~F₁~ rechts, der zweite Brennpunkt ~F₂~ links von der Linse. Wir teilen

den Raum vom Unendlichen bis zur Linse in drei Räume: der erste Raum

reicht vom Unendlichen bis zum zweiten Gegenpunkt im Endpunkt der

doppelten zweiten Brennweite (~G₂~), der zweite Raum reicht von da bis

zum zweiten Brennpunkt (~F₂~), der dritte Raum reicht von da bis zur

Linse. Ebenso wird der Raum hinter der Linse geteilt; der dritte Raum

von der Linse bis ~F₁~, der zweite von ~F₁~ bis ~G₁~, der erste von ~G₁~

bis ins Unendliche.

Liegt der leuchtende Punkt im Unendlichen, ist ~a = ∞~, so liegt das

Bild im ersten Brennpunkt, ~b = f~, und ist reell. Das Bild eines

endlichen Gegenstandes (Sternes) wäre demnach ein Punkt. Zwei Sterne

geben Bilder von meßbarem Abstand. Ihre Bilder liegen dort, wo die

Achsen der von ihnen ausgehenden Büschel paralleler Strahlen die in ~F₁~

zur Achse senkrechte Ebene (Brennpunktsebene) treffen.

Rückt (Fig. 283) der leuchtende Punkt vom Unendlichen gegen ~G₂~, so

wird ~a~ kleiner, also

1

---

~a~

größer, also wird aus der Bildgleichung

1

---

~b~

kleiner, also ~b~ größer; das Bild rückt demnach von ~F₁~ gegen ~G₁~ zu

in den zweiten Raum. Ist der l. P. in ~G₂~ angekommen, so ist ~a = 2 f~,

also auch ~b = 2 f~, deshalb liegt das Bild in ~G₁~. #Während der

leuchtende Punkt den ersten Raum vom Unendlichen bis ~G₂~ durchläuft,

durchläuft das Bild von ~F₁~ aus den zweiten Raum bis ~G₁~ und ist

reell. Das Bild ist dabei verkleinert und verkehrt.# Liegt der

Gegenstand in ~G₂~, so liegt sein Bild in ~G₁~, ist verkehrt, reell und

gleich groß.

[Abbildung: Fig. 283.]

In Fig. 283 ist zuerst dargestellt, wie die Lichtstrahlen vom Punkt ~L~

ausgehen, durch die Linse (zweimal) gebrochen und dann in einen Punkt

~B~ vereinigt werden. Liegt ~L′~ seitwärts der Achse, so liegt auch ~B′~

seitwärts der Achse. In der dritten Figur ist dargestellt, wie man das

Bild durch eine Konstruktion finden kann. Man benützt 3 von ~L′~

ausgehende Strahlen: ~I~ parallel der Achse, geht dann durch ~F₁~; ~II~

geht durch die Mitte der Linse ungebrochen weiter; ~III~ geht durch ~F₂~

und wird nach der Brechung parallel der Achse. In der vierten Figur sind

für mehrere Lagen des leuchtenden Gegenstandes ~L₁~, ~L₂~ . . . . ~G₂~

die Bilder ~B₁~, ~B₂~ . . . . ~G₁~ gezeichnet.

Rückt (Fig. 284) der l. P. von ~G₂~ in den zweiten Raum, so wird ~a~

noch kleiner,

1

---

~a~

größer, also

1

---

~b~

noch kleiner, demnach ~b~ noch größer; das Bild rückt von ~G₁~ aus von

der Linse weg in den ersten Raum. Ist der l. P. in ~F₂~ angekommen, so

ist ~a = f~, also

1

--- = 0,

~b~

also ~b = ∞~: das Bild liegt im Unendlichen, die Lichtstrahlen sind nach

der Brechung parallel der Achse. #Während der leuchtende Punkt den

zweiten Raum von ~G₂~ nach ~F₂~ durchläuft, durchläuft das Bild den

ersten Raum von ~G₁~ bis ins Unendliche und ist reell. Die Bilder sind

dabei vergrößert und verkehrt.#

[Abbildung: Fig. 284.]

In Fig. 284 ist zuerst dargestellt, wie die von ~L~ ausgehenden

Lichtstrahlen durch die Linse (zweimal) so gebrochen werden, daß sie

sich in einem Punkt ~B~ vereinigen. In der zweiten Figur wird das Bild

~BB′~ durch Konstruktion gefunden, indem man drei Strahlen ~I~, ~II~,

~III~ von denselben Eigenschaften wie vorher benützt. In der dritten

Figur ist für mehrere Lagen des leuchtenden Gegenstandes ~G₂~, ~L₁~,

~L₂~ . . . . das zugehörige Bild ~G₁~, ~B₁~, ~B₂~ . . . . gezeichnet.

Rückt (Fig. 285) der l. P. vom ~F₂~ in den dritten Raum, so wird ~a <

f~, also

1 1

~- > -~;

a f

deshalb ergibt sich

1

---

~b~

negativ. Das bedeutet, daß das Bild nicht hinter, sondern vor der Linse

liegt. So lange dabei ~a~ noch nahezu = ~f~ ist, ist auch ~b~ noch sehr

groß; wird ~a~ noch kleiner und schließlich = 0, so wird auch ~b~

kleiner und schließlich = 0. #Während der leuchtende Punkt von ~F₂~ aus

den dritten Raum durchläuft bis zur Linse, durchläuft das Bild den

ganzen Raum vor der Linse vom Unendlichen bis zur Linse und ist

virtuell. Die Bilder sind dabei vergrößert und aufrecht.#

[Abbildung: Fig. 285.]

In Fig. 285 ist zuerst gezeichnet, wie die von ~L~ herkommenden Strahlen

durch die positive Linse (zweimal) so gebrochen werden, daß sie nach der

Brechung divergieren, wie wenn sie von dem vor der Linse liegenden

Punkte ~B~ herkämen. In der zweiten Figur ist das Bild ~BB′~

konstruiert: ~I~ parallel der Achse geht dann durch ~F₁~, ~II~ geht

durch die Mitte der Linse ungebrochen weiter, ~III~, welches so geht,

als wenn es von ~F₂~ herkäme, wird nach der Brechung parallel der Achse;

die drei gebrochenen Strahlen ~I′~, ~II′~, ~III′~ divergieren so, wie

wenn sie von ~B′~ herkämen. In der dritten Figur ist für verschiedene

Lagen des leuchtenden Gegenstandes ~L₁~, ~L₂~ etc. das virtuelle Bild

~B₁~, ~B₂~ etc. gezeichnet.

Mit einer Kerzenflamme und einer positiven Linse kann man leicht die

reellen Bilder erzeugen, auf einem Schirme auffangen und ihre Lage, Art

und Größe ersehen.

Aufgaben:

#129.# 5,4 _m_ vor einer positiven Linse von 90 _cm_ Brennweite befindet

sich ein leuchtender Gegenstand von 37 _cm_ Durchmesser. Wo erscheint

das Bild, welcher Art und wie groß ist es?

#130.# Vor einer positiven Linse von 30 _cm_ Brennweite befinden sich

zwei leuchtende Punkte in 2,4 _m_ bezw. 2,5 _m_ Entfernung. Wie weit

stehen ihre Bilder von einander ab?

#131.# 120 _cm_ vor einer positiven Linse steht eine Kerzenflamme; 40

_cm_ hinter der Linse entsteht das reelle Bild der Flamme. Wie läßt sich

hieraus die Brennweite der Linse berechnen?

#132.# Wenn zwei Sterne einen scheinbaren Abstand von 2' 38" haben, wie

weit sind dann ihre Bilder von einander entfernt, welche durch eine

positive Linse von 3,8 _m_ Brennweite erzeugt werden? Unter welchem

Gesichtswinkel erscheint dieses Bildpaar aus der deutlichen Sehweite von

18 _cm_ betrachtet?

#133.# Berechne Art, Lage und Größe des Bildes aus folgenden Angaben,

wobei ~G~ die Größe des Gegenstandes bedeutet:

~a) f = 1,4 _m_, a = 3,5 _m_, G = 20 _cm_;~

~b) f = 0,6 _m_, a = 4 _mm_, G = 0,3 _mm_;~

~c) f = 3 _cm_, a = 5 _cm_, G = 1,4 _cm_;~

~d) f = 30 _cm_, a = 2 _m_, G = 2,4 _cm_;~

~e) f = 10 _cm_, a = 6 _cm_, G = 0,20 _cm_;~

~f) f = 10 _cm_, a = 12 _cm_, G = 0,2 _cm_.~

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 224 / 340 题