Medizinische Biophysik Licht in der Medizin. Medizinische Optik

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Jesko Esser
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Medizinishe Biophysik Liht in der Medizin.

elexion (im hmen der eometrishen Optik) )

Brehun ) Brehzhl (Brehunsindex) ) Brehun,

Linsenehler ) Aildun durh eine Linse, Linsenleihun 5.

im Horizonte des Himmels, du leendie Sonne, die ds

Brehun n einer sphärishen ) Brehkrt (D) ) Optishe

Enerietrnsport Eienshten des Lihtes Gerdlinie

1 Medizinishe Biophysik Liht in der Medizin. Medizinishe Optik I. Geometrishe Optik. elexion (im hmen der eometrishen Optik) ) elexionsesetz ) Aildun durh elexion. Brehun ) Brehzhl (Brehunsindex) ) Brehun, Brehunsesetz ) Grenzwinkel d) Totlrelexion e) Dispersion 4. Linsen 4. Vorlesun ) Brehkrt einer Linse, Linsenshleierormel ) Linsenehler ) Aildun durh eine Linse, Linsenleihun 5. Lihtmikroskop Bedeutun des Lihtes Shön ersheinst du im Horizonte des Himmels, du leendie Sonne, die ds Leen estimmt! (Phroh Ehnton) 3. Brehun n einer sphärishen ) Brehkrt (D) ) Optishe Aildun durh eine sphärishe, Aildunsesetz Enerietrnsport Eienshten des Lihtes Gerdlinie Ausreitun Gerdlinie Ausreitun I. Geometrishe Optik mer osur reelles umekehrtes Bild einllender Strhl relektierter Strhl elexion Wellenntur Teilhenntur Geometrishe Optik 3 erohener Strhl Brehun 4

. elexion (im hmen der eometrishen Optik) ) elexionsesetz: einllender Lihtstrhl = Lot relektierter Lihtstrhl : Einllswinkel : elexionswinkel ) Aildun durh elexion Geenstnd

Brehun ) Brehzhl (Brehunsindex) einllender Lihtstrhl Lihteshwindikeit im Vkuum 8 m 30 s solute Brehzhl (n): n M z.b.

) Lut ( tm),0007 Wsser,333 Auenlinse,34 Ethyllkohol,36 Ds Spieelild Ist ein virtuelles urehtes Bild: Spieel Geenstnd 5 Qurzls,459 Flintls,63 Dimnt,47 6 ) Brehun, Brehunsesetz

2 . elexion (im hmen der eometrishen Optik) ) elexionsesetz: einllender Lihtstrhl = Lot relektierter Lihtstrhl : Einllswinkel : elexionswinkel ) Aildun durh elexion Geenstnd Spieelild virtuelles Bild In Wirklihkeit ist die elexion mehr oder wenier dius:. Brehun ) Brehzhl (Brehunsindex) einllender Lihtstrhl Lihteshwindikeit im Vkuum 8 m 30 s solute Brehzhl (n): n M z.b. Vkuum Medium M Mteril n (0 C und 589 nm Vkuum (Ist n >n, so heißt Medium optish dihter, ls Medium.) Lut ( tm),0007 Wsser,333 Auenlinse,34 Ethyllkohol,36 Ds Spieelild Ist ein virtuelles urehtes Bild: Spieel Geenstnd 5 Qurzls,459 Flintls,63 Dimnt,47 6 ) Brehun, Brehunsesetz Fermtshes Prinzip: ds Liht wählt zwishen zwei Punkten den shnellsten und niht den eometrish kürzesten We. Aus diesem Prinzip erit sih ds eknnte Gesetz von Snellius-Desrtes (Brehunsesetz). Einllswinkel Ds Prinzip ilt uh ür Ameisen! n Ameisennest diuse Brehun n Brehunswinkel n n n > n n n n < n Brehunsesetz (Snellius-Desrtes-Gesetz): sin sin n n n Nhrun 7 vom Lot we erohen zum Lot hin erohen reltive Brehzhl 8

3 optishes Kel, Endoskop ) Grenzwinkel Grenzwinkel Totlrelexionen Mntel (kleine n) Mntel G Brehunswinkel = 90 n < n n n Kern (roße n) Kern Oerlähenshutz d) Totlrelexion siehe erktometer im Prktikum > G!! n > n!! Totlrelexion n G Totlrelexion n optishes Kel, Endoskop 9 0 e) Dispersion Endoskop, Ft Morn Die Brehzhl ist eine Funktion der Wellenläne: n = n(l) Normle Dispersion: wenn n mit whsender Wellenläne nimmt. siehe später Monohromtor 3

Brehun durh eine sphärishe : 3. Brehun n einer sphärishen n < n n < n K F Brennweite F Brennweite K ) Brehkrt (D): n' D ' n n' n dpt (Dioptrie) m e Brehkrt und e Brennweite (Fokussierun) (.

3 4 virtueller virtueller ) Optishe Aildun durh eine sphärishe, Aildunsesetz n n D Allemein: o o Brehzhl des zweiten Mediums n n D Krümmunsrdius () ist (0 < ), wenn die konvex ist: ist netiv ( < 0),

4 Brehun durh eine sphärishe : 3. Brehun n einer sphärishen n < n n < n K F Brennweite F Brennweite K ) Brehkrt (D): n' D ' n n' n dpt (Dioptrie) m e Brehkrt und e Brennweite (Fokussierun) (. Keller, Universität Ulm) Die Formel ilt enu nur ür hsennhe Strhlen! 3 4 virtueller virtueller ) Optishe Aildun durh eine sphärishe, Aildunsesetz n n D Allemein: o o Brehzhl des zweiten Mediums n n D Krümmunsrdius () ist (0 < ), wenn die konvex ist: ist netiv ( < 0), wenn die konkv ist: konvex konkv netive Brehkrt und netive Brennweite (Zerstreuun) Brehzhl des ersten Mediums n - n D netiv netiv netiv netiv netiv netiv Für mehrere nhelieenden n ilt: D esmt = D + D + D 3 + Fokussierun Zerstreuun Zerstreuun Fokussierun D D D 3 G Geenstnd Prllelstrhl - Geenstndsweite siehe Linse und Aue 5 6 n Aildunsesetz: K n F - Bildweite B Bild n n n n D umekehrt verkleinert reell Gilt nur ür hsennhe Strhlen! 4

4. Linsen D esmt = D + D + D 3 + ) Brehkrt einer Linse, Linsenshleierormel Symmetrishe sphärishe ikonvexe Linsen: n n n n D )

stärker erohen ls ot.) n Lut = Verllemeinerun: Linsenshleierormel: D Linse = (ndnher Strhl wird stärker erohen ls hsennher Strhl.

Netive sphärishe Aerrtion, wenn hsennhe Strhlen stärker erohen werden.

5 4. Linsen D esmt = D + D + D 3 + ) Brehkrt einer Linse, Linsenshleierormel Symmetrishe sphärishe ikonvexe Linsen: n n n n D ) Linsenehler Chromtishe Aerrtion Aweihende e Untershiedlihe Brehkräte Liht n Linse = n n Lut = Sphärishe Aerrtion (Blu wird stärker erohen ls ot.) n Lut = Verllemeinerun: Linsenshleierormel: D Linse = (ndnher Strhl wird stärker erohen ls hsennher Strhl.) Positive sphärishe Aerrtion, wenn rndnhe Strhlen stärker erohen werden. Netive sphärishe Aerrtion, wenn hsennhe Strhlen stärker erohen werden. 7 8 ) Aildun durh eine Linse, Linsenleihun Linsenleihun (Aildunsesetz ): Lut: n n (Bei einem virtuellen Bild ist netiv.) n n n n D Verrößerun (V): B V G (Bei einem virtuellen Bild ist B und und ddurh uh V netiv.) (s. Aildun 3.7 im Prktikumsuh!) 9 0 5

6 5. Lihtmikroskop Verrößerun des Mikroskops: V = V Ojektiv V Okulr Husuen: Auensmmlun. 0-7, 0,, 4, 7 = Ojektiv Ojektiv Ok u l r Ok u l r d = optishe Tuusläne d Ojektiv Okulr Üer V 500 nur leere Verrößerun!! siehe Wellenoptik 6

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