Wie funktioniert eine Streuungslinse?

Eine Streuungslinse, auch Streulinse oder Zerstreuungslinse genannt, ist quasi die Gegenform zur Sammellinse. Die Streuungslinse fokussiert nicht parrallel einfallendes Licht, sondern zerstreut es, wenn es durch die Linse gebrochen wird.

Man nennt Streuungslinsen auch Negativlinse, weil der Brennpunkt der Lichtstrahlen vor der Linse liegt (sog. negative Brennweite). Die Oberflächen einer Streuungslinse sind nach innen gewölbt. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip einer Zertreuungslinse:

Streuungslinse (konkav)
Streuungslinse (konkav)

Entscheidend für ein sauberes Bild ist die gleichmäßige Wölbung der Oberflächen, sonst erscheint es verzerrt. Wenn nur eine der beiden Linsenseiten kokav gewölbt ist, und die andere ohne Wölbung, spricht man von einer plankonkaven Linse. Sind beide Oberflächen nach innen gewölbt, nennt man diese Linse eine bikonvexe Streuungslinse. Wenn eine Seite konvex und die andere Seite konkav gewölbt ist, spricht man von einer konvex-konkaven Linse.

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. Die folgende Grafik zeigt die verschiedenen Linsen-Arten:

Linsenarten - rechts: Zerstreuungslinsen
Linsenarten - rechts: Zerstreuungslinsen

Wo werden Zerstreuungslinsen benutzt?

Streuungslinsen werden hauptsächlich als Brillengläser verwendet, um eine Kurzsichtigkeit (Myopie) zu korrigieren. Die folgenden Abbildungen veranschaulichen, was Kurzsichtigkeit ist und wieso eine Streuungslinse diesen Brechungsfehler des Auges korrigieren kann.

Bei einer Kurzsichtigkeit liegt der Brennpunkt des dioptrischen Apparates des Auges (Hornhaut und Augenlinse) hinter der Netzhaut, auf der sich die lichtempfindlichen Sinneszellen befinden (Daher "Über-Sichtigkeit"). Das Bild wird als hinter der Netzhaut fokussiert, und auf der Netzhaut ist nur ein gestreuter, unscharfes Seheindruck vorhanden.

Weitsichtigkeit - Brennpunkt vor der Netzhaut
Kurzsichtigkeit - Brennpunkt vor der Netzhaut

Mit Hilfe eines Minusglases (Streuungslinse) kann dieser Brennpunkt so verschoben werden, dass er direkt auf der Fovea, einer Region innerhalb der Makula des Auges, liegt. Dort ist die Dichte der Photorezeptoren besonders hoch, und dank dieses hohen Auflösungsvermögens kann man das erblickte Bild nun scharf erkennen.

Minusglas (Streuungslinse) korrigiert die Kurzsichtigkeit (Myopie)
Minusglas (Streuungslinse) korrigiert die Kurzsichtigkeit (Myopie)

Das Gegenteil einer Streuungslinse, also eine Linse mit einer oder zwei konvexen Oberflächen, nennt man Sammellinse.

In den meisten optischen Garäten (Mikroskop, Teleskop, Kamera-Objektiv etc.) werden mittlerweile Kombinationen aus Streuungs- und Sammellinsen verwendet. Man nennt so ein optisches System dann Achromat. Der Vorteil besteht darin, dass die Abbildungsqualität dadurch steigt.

Siehe auch

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