LEITFADEN DER GEOMETRISCHEN OPTIK UND DES OPTIKRECHNENS

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1 LEITFADEN DER GEOMETRISCHEN OPTIK UND DES OPTIKRECHNENS Mit praktischen Aufgaben "Von Dr. Johannes Flügge Mit 119 Figuren, und zahlreichen Tabellen GÖTTINGEN VANDENHOECK& RUPRECHT 1956

2 INHALT 1. Einleitung Strahlenoptik und Wellenoptik 11 Das Brechungsgesetz Analytische Formulierung Vektorielle Formulierung Anwendung der Vektorformel auf das Drehkeilpaar 14 Das Fermatsche Prinzip Grundlagen der optischen Abbildung Die optische Abbildung durch die brechende Planfläche Bildpunkt ' Abbildungsgesetze der brechenden Planfläche Zusammenfassung der Formeln 26 Der fadenförmige Abbildungsraum 27 Die optische Abbildung im achsnahen Raum durch eine Linsenfläche Abbesche Invariante Abbildungsmaßstab Konjugierte Punkte besonderer Art Zusammenfassung der Formeln 32 Die optische Abbildung im achsnahen Raum durch eine einzelne Linse in Luft Begriffliche Erläuterungen Brennpunkte, Brennweite, Hauptpunkte Newtonsche Abbildungsgesetze Zeichnerische Bildfmdung Linsenformel Winkelverhältnis, Knotenpunkte, negative Hauptpunkte Zusammenfassung der Formeln 48 Die optische Abbildung im achsnahen Raum durch ein Linsensystem in Luft Allgeraeines über Linsensysteme Durchrechnung achsnaher Strahlen 50

3 Inhalt 2. б. 3. Brennweite eines Linsensystems in Luft Abbildungsmaßstab eines Linsensystems in Luft Eine wichtige Formel für die Brennweite Die optische Abbildung im achsnahen Raum durch eine einzelne Linse oder ein Linsensystem bei verschiedenen Stoffen im Dingund im Bildraum Brennweite Newtonsche Abbildungsgesetze Reduzierte Größen Zusammenfassung der Formeln Zeichnerische Bildflndung, Knotenpunkte Die optische Abbildung im achsnahen Raum mittels spiegelnder Flächen Reflexionsgesetz Die Totalreflexion Der Satz vom kürzesten optischen Lichtweg bei der Reflexion Abbildungsgesetze der Spiegelung Die Abbildung im achsnahen Raum durch ein optisches Instrument aus zwei optischen Systemen Brennweite Teleskopisches System Teleobjektiv Einige weitere Spezialfälle Eine wichtige Formel für die Gesamtbrechkraft Die Abbildung im achsnahen Raum durch ein optisches Instrument aus beliebig vielen Systemen Strahlengänge in optischen Instrumenten 1. Die photographische Boxlinse mit Vor der blende Aperturblende und Austrittspupille Gesichtsfeldbegrenzung Verflochtene Strahlengänge Die photographische BoxUnse mit Hinterblende Das Petzvalobjektiv Die telezentrische Meßlupe., Das astronomische Fernrohr mit Ramsden-Okular Das zusammengesetzte Mikroskop mit Huygens-Okular Aufbau Pupillen Luken Strahlengänge 89

4 Inhalt Die Köhlersche Beleuchtung am Mikroskop Der Kleinbildprojektor Der Kinoprojektor Das menschliche Auge Brillenglas und Auge Lupe und Auge Optisches System zum Durchblicken durch unzugänguche enge Öffnungen oder Röhren Allgemeine Gesetze der Strahlenbegrenzungslehre Die Helligkeit optischer Bilder Photometrische Grundgrößen Optische Lichttechnik Das Auflösungsvermögen bei optischen Abbildungen Abweichungen von der punktförmigen Strahlenvereinigung 4.1. Allgemeine Bemerkungen Der Öffnungsfehler Strahlenverteilung, Berechnung, Kurvendarstellung Reihenentwicklung Unterkorrektion, Überkorrektion Linsendurchbiegung Korrektion mit Zonenfehler Konzentrische und aplanatische Linsen Planparallele Platte Spiegel..: Sinusbedingung, Isoplanasiebedingung, Koinzidenzkriterium Übergang zu schiefen Strahlenbündeln Der Astigmatismus schiefer Bündel Phänomenologisches Meridionales Büschel Sagrttales Büschel Schema für astigmatische Durchrechnung Durchrechnung des Hauptstrahls Berechnung der schiefen Dicken Berechnimg der schiefen Brechwerte Sagittale Durchrechnung Meridionale Durchrechnung Beziehung der beiden astigmatischen Bildpunkte auf den Bildpunkt des achsnahen Strahls Grundregeln der astigmatischen Abbildung 128

5 8 Inhalt 4.6. Die Koma Strahlenverteilung Meridionale Koma Darstellung der Strahlenverteilung Korrektionskurven der Koma Die Verzeichnung Die Farbfehler der Abbildung 5.1. Allgemeine Bemerkungen v Die Lichtbrechung und Farbzerstreuung der optischen Werkstofie Spektrallinien und Wellenlängen Brechungszahl und Dispersion Der Farbfehler der Brennweite Der Farbfehler des Bildortes auf der Achse Farbortsfehler einer Linse Achromasiebedingung Der Farbfehler des Öffnungsfehlers Das sekundäre Spektrum Achromat und Apochromat Altachromate und Neuachromate Der Farbquerfehler Grundlagen der Bildfehleranalyse mit Hilfe der Teilkoeffizienten 7. Vollständige Strahlendurchrechnung eines dreilinsigen Anastigmaten 7.1. Vorbemerkung Daten des Objektivs Strahlendurchrechnung Axiale Längsabweichungen Astigmatismus und Verzeichnung Farbquerfehler Koma Zusammenstellung der Abweichungen Fehlerkurven Teilkoeffizienten Aufgaben zur praktischen Anwendung Vorbemerkung Aufgabe: Glasänderung in Feldstecherprismen Aufgabe: Öffnungswinkel eines Polarisationsprismas 184

6 Inhalt 9 3. Aufgabe: Abbildungsmaßstab der Tiefe Aufgabe: Höeghscher Meniskus Aufgabe: Glasglocke Aufgabe: Winkelspiegel Aufgabe: Brennweite eines Hohlspiegels mit Rückflächenbelegung Aufgabe: Astigmatismus des Hohlspiegels Aufgabe: Photographisches Satzobjektiv Aufgabe: Vergrößerungswechsler Aufgabe: Optisches System mit veränderlicher Vergrößerung Aufgabe: Fernrohreinstellung unter Akkommodation Aufgabe: Austrittspupille des Mikroskops Aufgabe: Kleinbildprojektion Aufgabe: Kondensor eines Kleinbildprojektors Aufgabe: Bestimmung des kleinen Winkels eines Glaskeils durch Messen des Doppelbildes im Autokollimationsfernrohr Aufgabe: Messung der Brechungszahl n eines Glaskörpers в mit dem Pulfrich-Refraktometer Aufgabe: Messung des Krümmungsradius r eines schwach gewölbten Spiegels Aufgabe: Messung der Brennweite / eines Mikroskopobjektivs Aufgabe: Messung des Soheitelbrechwertes eines Brillenglases Aufgabe: Linsenspiegel nach Mangin 195 Register 199