Geometrische Optik

Zusammenfassung

Ein besonderes Merkmal des Lichtes ist seine geradlinige Ausbreitung. Man erkennt sie an dem Schattenwurf und der Lochkammerwirkung: Vor einer durchlochten Wand (Lochblende) B befinde sich ein leuchtender Gegenstand, z. B. ein leuchtender Pfeil (Abb. 442). Auf einem dahintergestellten Schirm S erkennt man ein umgekehrtes Bild, das um so schärfer erscheint, je enger B ist: Jedem leuchtenden Punkt P des Pfeils entspricht ein kreisförmiger Fleck, die Schnittfläche des Strahlenkegels, der von P ausgeht und durch B begrenzt wird, mit dem Schirm S. Dieser Fleck wird aus geometrischen Gründen um so kleiner, je kleiner B ist. Der Versuch, ihn praktisch punktförmig zu machen, indem man B immer weiter verkleinert, scheitert nicht allein aus Intensitätsgründen: Unterhalb einer gewissen Größe von B wird das Bild wieder unschärfer, der Strahlenkegel hinter B verbreitert sich. Diese „Beugung“ (s. § 20.2) des Lichtes ist eine Folge seiner Wellennatur. Wir können daher die Lichtstrahlen nicht als Lichtkegel mit unendlich kleinem Öffnungswinkel definieren. Sie beschreiben den Weg, den die Lichtenergie in Bündeln endlicher Öffnung im Raum zurücklegt, und sind in Medien, in denen die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes von der Richtung unabhängig ist, die Normalen auf den Wellenflächen der Lichtwellen.