Vergenz (Optik): Unterschied zwischen den Versionen
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In der [[geometrische Optik|geometrischen Optik]] ist die '''Vergenz''' der Kehrwert des [[Krümmung]]sradius einer [[Wellenfront]]. Sie wird in [[Dioptrie]]n (1/m) angegeben. | |||
Für ein von einem Punkt ausgehendes ([[Divergenz (Optik)|divergentes]]) [[Strahlenbündel]] sind die Wellenfronten kugelförmig und die Vergenz ist der ''negative'' Kehrwert des Abstandes ''r'' vom Ausgangspunkt: | Für ein von einem Punkt ausgehendes ([[Divergenz (Optik)|divergentes]]) [[Strahlenbündel]] sind die Wellenfronten kugelförmig und die Vergenz ist der ''negative'' Kehrwert des Abstandes ''r'' vom Ausgangspunkt: | ||
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Trifft umgekehrt eine ebene Welle (<math>V = 0\,</math>, parallele Strahlen) auf eine Sammellinse, so erhält das Bündel die positive Brechkraft ''D'' der Linse als Vergenz: unmittelbar hinter der Linse gilt | Trifft umgekehrt eine ebene Welle (<math>V = 0\,</math>, parallele Strahlen) auf eine Sammellinse, so erhält das Bündel die positive Brechkraft ''D'' der Linse als Vergenz: unmittelbar hinter der Linse gilt | ||
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Bei der Annäherung an den Fokus steigt die Vergenz immer schneller an. Das Konzept der Vergenz ist aber nur sinnvoll in Dimensionen weit oberhalb der [[Wellenlänge]]. An einem Fokus hat die Vergenz rechnerisch eine [[Polstelle]], das heißt, sie [[Divergente Folge|divergiert]] und wechselt ihr [[Vorzeichen (Zahl)|Vorzeichen]]: Gegen den Brennpunkt hin würde sie positiv unendlich, danach negativ unendlich. Beim [[Gauß-Strahl]] der [[Wellenoptik]] dagegen steigt die Krümmung der Wellenfronten zunächst mit der Vergenz an, wird aber dicht am Fokus wieder kleiner. Beim Durchgang durch den Fokus ändert sich die Krümmung [[ | Bei der Annäherung an den Fokus steigt die Vergenz immer schneller an. Das Konzept der Vergenz ist aber nur sinnvoll in Dimensionen weit oberhalb der [[Wellenlänge]]. An einem Fokus hat die Vergenz rechnerisch eine [[Polstelle]], das heißt, sie [[Divergente Folge|divergiert]] und wechselt ihr [[Vorzeichen (Zahl)|Vorzeichen]]: Gegen den Brennpunkt hin würde sie positiv unendlich, danach negativ unendlich. Beim [[Gauß-Strahl]] der [[Wellenoptik]] dagegen steigt die Krümmung der Wellenfronten zunächst mit der Vergenz an, wird aber dicht am Fokus wieder kleiner. Beim Durchgang durch den Fokus ändert sich die Krümmung [[Stetige Funktion|stetig]] von positiv zu negativ, d. h. unmittelbar im Schnittpunkt der Strahlen der geometrischen Optik sind die Wellenfronten ''eben''. Genügend weit hinter dem Fokus stimmt die Vergenz wieder mit der Krümmung der Wellenfronten überein (beide negativ). | ||
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Aktuelle Version vom 18. Dezember 2019, 19:05 Uhr
In der geometrischen Optik ist die Vergenz der Kehrwert des Krümmungsradius einer Wellenfront. Sie wird in Dioptrien (1/m) angegeben.
Für ein von einem Punkt ausgehendes (divergentes) Strahlenbündel sind die Wellenfronten kugelförmig und die Vergenz ist der negative Kehrwert des Abstandes r vom Ausgangspunkt:
- $ V=-{\frac {1}{r}}\,. $
Trifft dieses Bündel auf eine Sammellinse und liegt der Ausgangspunkt im Brennpunkt der Linse, so beträgt die Vergenz unmittelbar vor der Linse
- $ V=-{\frac {1}{f}}\, $ ($ f $ ist die Brennweite der Linse).
Durch die Linse wird das Licht kollimiert, die Strahlen werden parallel, die Wellenfronten eben, die Vergenz null.
Die Änderung der Vergenz, von $ V=-{\frac {1}{f}}\, $ auf $ V=0\, $, ist die Brechkraft D der Linse. Sie ist für Sammellinsen positiv, negativ für Zerstreuungslinsen und wird ebenfalls in Dioptrien angegeben.
Trifft umgekehrt eine ebene Welle ($ V=0\, $, parallele Strahlen) auf eine Sammellinse, so erhält das Bündel die positive Brechkraft D der Linse als Vergenz: unmittelbar hinter der Linse gilt
- $ V=D=+{\frac {1}{f'}}\,. $
Positive Vergenz bedeutet Konvergenz: Die Strahlen des Bündels laufen auf einen Fokus zu. Der befindet sich im Abstand $ f'\, $ hinter der Linse.
Bei der Annäherung an den Fokus steigt die Vergenz immer schneller an. Das Konzept der Vergenz ist aber nur sinnvoll in Dimensionen weit oberhalb der Wellenlänge. An einem Fokus hat die Vergenz rechnerisch eine Polstelle, das heißt, sie divergiert und wechselt ihr Vorzeichen: Gegen den Brennpunkt hin würde sie positiv unendlich, danach negativ unendlich. Beim Gauß-Strahl der Wellenoptik dagegen steigt die Krümmung der Wellenfronten zunächst mit der Vergenz an, wird aber dicht am Fokus wieder kleiner. Beim Durchgang durch den Fokus ändert sich die Krümmung stetig von positiv zu negativ, d. h. unmittelbar im Schnittpunkt der Strahlen der geometrischen Optik sind die Wellenfronten eben. Genügend weit hinter dem Fokus stimmt die Vergenz wieder mit der Krümmung der Wellenfronten überein (beide negativ).