Formelsammlung und Tabellenbuch der technischen Optik

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1 Formelsammlung und Tabellenbuch der technischen Optik von Obering. Fritz Hodam Zentralinstitut für Optik und Spektroskopie der Akademie der Wissenschaften der DDR Q VEB VERLAG TECHNIK BERLIN

2 Inhaltsverzeichnis Teil I Teil II 1. Einführung TGL Blatt 1 16 TGL Blatt 2 21 TGL Blatt Grundlegende Beziehungen Geometrische Gesetze des Strahlverlaufs Brechung und Reflexion Brechungsgesetz Reflexionsgesetz Totalreflexion Grundbeziehungen der idealen Abbildung Brennweiten Abbesche Invariante, Helmholtz-Lagrangesche Invariante Maßstäbe der Abbildung Eigenschaften optischer Medien Dispersion und Abbesche Zahl Lichtverluste an optischen Medien Reflexion an Grenzflächen Polarisation an Grenzflächen Absorption in Medien Durchlaßgrad Physikalische Beziehungen bei der Abbildung Lichtverteilung im Bilde eines punktförmigen Objekts Abbildung durch Zonenplatten Lochkamera Licht Wellengleichung Fotometrische Größen und Einheiten Raumwinkel Lichtmenge Spezifische Lichtausstrahlung Beleuchtungsstärke Lichtstärke Leuchtdichte Fotometrisches Grundgesetz Fotometrisches Entfernungsgesetz Ulbrichtsche Kugel Das Auge

3 Teil I Teil II 3. Abbildung im achsnahen Raum Abbildung an einer einzelnen Fläche Spiegelnde ebene Fläche Spiegelnde Kugelfläche Brechende ebene Fläche Brechende Kugelfläche Abbildung an einer Folge von beliebig vielen gleichachsigen Flächen in unterschiedlichen Medien Abbildung eines axialen Objektpunkts Übergang von der Fläche j zur Fläche у Kardinalpunkte, Kardinalgrößen, Maßstäbe Kardinalgrößen und -punkte von Linsen und Linsenfolgen Einzelne Linse in beliebigen Medien Dicke Linse in beiderseits verschiedenen Medien Dicke Linse in beiderseits gleichem Medium Dünne Linse in beiderseits verschiedenen Medien Dünne Linse in beiderseits gleichem Medium Unendlich dünne Linse in beiderseits verschiedenen Medien Unendlich dünne Linse in beiderseits gleichem Medium Einzelne Linse in Luft Dicke Linse in Luft Dünne Linse in Luft Unendlich dünne Linse in Luft Folge aus zwei Linsen Linsen in beliebigen Medien Linsen in Luft Teleskopische (afokale) Linsenfolge Teleskopische (afokale) Folge bei der Abbildung endlich entfernter Objekte Linsenabstand gleich Brennweite einer Linse Folgen aus mehr als zwei Linsen Abbildung an Linsen und Linsenfolgen Linse in beiderseits verschiedenen Medien Linse in beiderseits gleichem Medium und Linse in Luft Planparallelplatte Planparallelplatte in beiderseits verschiedenen Medien Planparallelplatte in beiderseits gleichem Medium und in Luft Eigenschaften spezieller Linsenformen Symmetrische Bilinse Bilinse in beiderseits verschiedenen Medien Dicke Bilinse in beiderseits gleichem Medium Dünne Bilinse in beiderseits gleichem Medium Dicke Bilinse in Luft Dünne Bilinse in Luft Planlinse 71 8

4 Planlinse in beiderseits verschiedenen Medien Planlinse in beiderseits gleichem Medium Planlinse in Luft Vollkugellinse Vollkugellinse in beliebigem Medium Vollkugellinse in Luft Visierlinse in Luft Teleskopische Einzellinse in Luft Teleskopische Einzellinse bei der Abbildung endlich entfernter Objekte 76 Teil I Teil II 4. Abbildung im achsfernen Raum Trigonometrische Berechnung des Strahlverlaufs Brechung des von einem axialen Objektpunkt ausgehenden Strahls an einer sphärischen Einzelfläche Bildschnittweite bei achsenparallelem Objektstrahl Bildschnittweite an einer Planfläche Bildschnittweite bei großen Radien Brechung des vom axialen Objektpunkt ausgehenden Strahls an einer Folge sphärischer Flächen Brechung des vom außeraxialen Objektpunkt ausgehenden Strahls an einer Folge sphärischer Flächen Eingangswerte an der ersten Fläche Verlauf an den Folgeflächen Schnittpunkt von außeraxialen Bildstrahlen Lage der Bildorte Paraxialer Bildort, paraxiale Bildgröße Außeraxialer Bildort Strahlverlauf an spiegelnden Flächen Paraxialer Strahl und Bildort Vom axialen Objektpunkt ausgehender Strahl Vom außeraxialen Objektpunkt ausgehender Strahl Außeraxialer Bildort Meßgrößen der Abbildungsfehler Öffnungsfehler (sphärische Aberration) Öffnungsfehler als Lichtweg-Differenz Asymmetriefehler Zweischalenfehler Verzeichnung Isoplanasiebedingung und Sinusbedingung Fehlerkoeffizienten 3. Ordnung Hilfsgrößen für die Berechnung Flächenteilkoeffizienten nach Berek Seideische Summen aus den Flächenteilkoeffizienten Linsenformen mit speziellen Abbildungseigenschaften Aplanatische Punkte und Linsen Aplanatische Punkte von brechenden Kugelflächen 93

5 Apianatische Linsen in Luft Einzellinse in Luft mit minimalem Öffnungsfehler Kombination aus Sammellinsen in Luft mit minimalem Gesamtöffnungsfehler Öffnungsfehlerfreie Einzellinse in Luft mit einer asphärischen Fläche Hyperbolische Einzellinse in Luft Elliptischer Meniskus in Luft Umrechnung von Linsenradien für endliche Linsendicken Allgemeine optische Bauelemente Planparallelplatte in Luft Allgemeine Beziehungen Strahlversetzung bei Schwenken der Planparallelplatte Ablenkende Prismen Allgemeiner Fall Sonderfälle des ablenkenden Prismas Senkrechter Strahleintritt Symmetrischer Durchgang Vergrößerungswirkung von ablenkenden Prismen Allgemeiner Fall Sonderfall: senkrechter Strahleintritt in die erste Fläche Achromatische ablenkende Prismen Prisma mit stetig veränderlicher Ablenkung Abatscher Keil Drehkeilpaar Reflektierende Prismen Ausführungsformen Bestimmung der Abmessungen häufig verwendeter Formen Einfaches Reflexionsprisma Reversionsprisma Dove-Prisma oder Amici-Prisma Abbesches Prisma Prisma nach Schmidt Penta-Prisma Rhomboid-Prisma Anamorphotische Systeme Reell abbildende Systeme aus Zylinderlinsen System für endliche Objektweiten System für Objektweite unendlich Teleskopische (afokale) Systeme System aus Zylinderlinsen System aus ablenkenden Prismen 115 Teil I Formeln Seite 10

6 Teil I Teil II 6. Grundbeziehungen an optischen Instrumenten Lupe Standardvergrößerung Gebrauchsvergrößerung Ableselupe Standardvergrößerung Gebrauchsvergrößerung Objektfeld Fernrohrlupe Mikroskop Mikroskopvergrößerung Mikroskop mit Tubuslinse Abbildungsleistung des Mikroskops Einfluß der Abweichung der Deckglasdicke Schärfentiefe des Mikroskops Fernrohr und Fernrohrgeräte Fernrohrvergrößerung Streng teleskopische Systeme Vergrößerung bei endlicher Objektweite Ablesevergrößerung des Fernrohrs Okularverschiebung zum Anpassen an Fehlsichtigkeit Baulängen der Fernrohrtypen Holländisches (Galileisches) Fernrohr Astronomisches (Keplersches) Fernrohr Fernrohr mit Umkehrlinse Sichtfeldgröße Astronomisches (Keplersches) Fernrohr Holländisches (Galileisches) Fernrohr Leistung des Fernrohrs Bildleistung Bildhelligkeit Dämmerungsleistung Plastik binokularer Fernrohre Grenze der räumlichen Wahrnehmung Telezentrisches Meßfernrohr Kombination Kollimator-Fernrohr Autokollimationsfernrohr Fotografische Optik und Geräte Geometrische Beziehungen Bildwinkel und Abbildungsmaßstab des Fotoobjektivs Entfernungseinstellung des Objektivs Relative Öffnung und Öffnungszahl Bildhelligkeit Beleuchtungsstärke im axialen Bildpunkt Beleuchtungsstärke in außeraxialen Bildpunkten Belichtung Schärfentiefe

7 Einstellhilfsmitte] zur Bildscharfeinstellung Mattscheibe Meßlupe Basis-Entfernungsmesser Optische Messungen Optische Materialeigenschaften Spektrometerverfahren Messung im Minimum der Ablenkung Senkrechte Tnzidenz Einfache Autokollimation Doppelte Autokollimation Streifender Eintritt Refraktometer Messung der Krümmungsradien Sphärometer Schraubensphärometer Ringsphärometer Schlittensphärometer Messung großer Radien durch Autokollimation Messung großer Radien mit Hilfe der Newtonschen Interferenzringe Messung der wirksamen Brennweite Bestimmungsgrößen: Objekt- und Bildort Hauptpunktsabstand bekannt oder vernachlässigbar Unabhängig vom Hauptpunktsabstand Bestimmungsgrößen: Bildort und Abbildungsmaßstab Zwei unterschiedliche Objektweiten Brennpunkt und eine endliche Objektweite Bestimmungsgrößen: Objektwinkel und Bildgröße Bestimmungsgröße: Objektwinkel; Messung am Spektrometer 141 Teil I Teil II 8. Allgemeine Einheiten Sachwörterverzeichnis