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Wie funktioniert eine Sammellinse?

Eine Sammellinse ist eine sphärisch gewölbte Linse, die Licht bündelt. Man nennt sie auch Kollimatorlinse, Konvexlinse oder Positivlinse, da sie eine positive Brechkraft hat. Parallel einfallendes Licht wird von der Sammellinse ein einem Brennpunkt hinter der Linse gebündelt. Man sagt auch, dass das Licht im Brennpunkt fokussiert wird.

Den Abstand zwischen der Mitte der Linse und dem Brennpunkt nennt man Brennweite. Das Bild, dass von einer Linse erzeugt wird, nennt man auch "reelles Zwischenbild". Dieses Zwischenbild wird im Mikroskop durch das Objektiv erzeugt und durch das Okular nochmals vergrößert. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip einer Sammellinse:

Sammellinse (konvex)
Sammellinse (konvex)

Entscheidend für ein "sauberes Bild" ist die gleichmäßige Wölbung der Oberfläche(n). Durch die Mitte der Linse geht die sog. optische Achse.

Einfache Glaslinsen brechen Licht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich stark. Dadurch kommt es zu Abbildungsfehlern, die besonders in der Frühzeit der Mikroskopie störend waren. Ernst Abbe hat denn Ende des 19. Jahrhunderts ein System entwickelt, mit dem diese Abbildungsfehler mit Hilfe mehrere hintereinander liegender Linsen korrigiert werden konnten.
Siehe dazu: Geschichte des Mikroskops.

Linsen, bei denen nur eine Seite konvex gewölbt ist, nennt man plan-konvex. Sind beide Seiten konvex gewölbt, spricht man von bikonvexen Sammellinsen. Es gibt auch die Variante, bei der eine Seite konvex und die andere konkav gewölbt ist. Diese heißen entsprechend konkav-konvex.

Wo werden Sammellinsen benutzt?

Sammellinsen sind heutzutage stark verbreitet. In vielen optischen Geräten werden die fokussierenden Eigenschaften der Sammellinse genutzt. Dazu gehören:

Was ist Weitsichtigkeit? Die folgende Abbildung veranschaulicht, was Weitsichtigkeit ist und wieso eine Brille diesen Brechungsfehler des Auges korrigieren kann:

Weitsichtigkeit - Brennpunkt hinter der Netzhaut Weitsichtigkeit - Brennpunkt hinter der Netzhaut

Mit Hilfe eines Plusglases, das wie eine Sammellinse wirkt und das Licht bündelt, wird der Brennpunkt nach vorne verlagert, so dass er wieder auf der Netzhaut liegt.

Weitsichtigkeit - Brennpunkt hinter der Netzhaut Plusglas (Sammellinse) korrigiert die Weitscihtigkeit (Hyperopie)

Eine Linse mit einer oder zwei konkaven Oberflächen nennt man Streuungslinse.

Siehe auch