Techniklexikon

Linse

Optisches Bauelement zur Erzielung einer Abbildung. Es gibt verschiedene Linsenarten. Sammel-L. (Bild a) haben die Eigenschaft, die Divergenz (Einengung) eines Strahlenbündels zu verkleinern, sie haben also eine sammelnde Wirkung. Für optische Abbildungen nimmt man meist L. mit kugelförmigen Flächen, die Beleuchtungsoptiken werden oft mit anderen Flächen (Paraboloid) gestaltet. Die Zerstreuungs-L. (Bild b) erzeugen kein Bild, das man auf einem Schirm auffangen kann (virtuelles Bild), und zerstreuen das Licht. Zur Verringerung des L.-Volumens gestaltet man die L. oft als FRESNEL-L. (Bild c), die aus abbildenden Ringzonen hergestellt werden. Zylinder-L. besitzen anstelle der Kugelfläche eine Zylinderfläche und haben deshalb zwei unterschiedlich wirkende Ebenen. Ein punktförmiges Objekt wird durch die Zylinder-L. ein Streifen. Anwendungsbereiche von L. sind optische Geräte, Sehhilfen (Brillen, Vergrößerungsgläser) und Leuchten. 1) Optik: optisches Bauelement aus einem meistens von zwei Flächen begrenzten transparenten Körper mit definierter brechender Wirkung. Die brechenden Flächen können kugelförmig, rotationssymmetrisch asphärisch und nicht rotationssymmetrisch sein. Kenngrösse für die abbildenden Eigenschaften der Linse ist die Brennweite. Diese hängt von den Krümmungsradien der brechenden Flächen, der Lage der Kugelflächen, der Linsendicke sowie der Brechzahl des optischen Materials ab. Je nach Art der abbildenden Wirkung bzw. der Wölbung unterscheidet man bei sphärischen Linsen zwischen Konvexlinsen (Sammel- bzw. Positivlinsen) und Konkavlinsen (Zerstreuungs- bzw. Negativlinsen). Neben diesen am häufigsten eingesetzten sphärischen Linsen gibt es auch asphärische Linsen, bei denen an die Stelle der Kugelflächen z.B. parabolische, elliptische und hyperbolische Rotationsflächen treten. Einen besonderen Fall stellen die Zylinderlinsen dar, bei denen die Rotationssymmetrie der Abbildung aufgehoben wird. Sie werden bei speziellen Beleuchtungsvorrichtungen, der anamorphotischen Abbildung, und in der Sonderform als torische Linse in der Augenoptik eingesetzt. Unter Spiegellinsen versteht man Linsen, bei denen eine Fläche verspiegelt ist, so dass brechende und reflektierende Wirkung gleichzeitig auftreten und sich ergänzen. Sie finden in astronomischen Fernrohren und Scheinwerfern Anwendung. Sonderformen der Linsen sind Flüssigkeitslinsen, bei denen der Raum zwischen den begrenzenden Flächen mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und die eingesetzt werden, wenn die Brechzahl extreme Werte annehmen soll. Diese Linsen sind bei Temperaturschwankungen instabil.

Der Abbildungsvorgang der Linsen ist durch die Abbildungsgleichungen gegeben. Der Zusammenhang zwischen den Kardinalelementen und der Brennweite wird mit Hilfe der Linsenformeln beschrieben. Allgemein unterscheidet man dicke und dünne Linsen. Bei dünnen Linsen ist die Dicke klein gegen den Krümmungsradius der Flächen und gegen die Brennweite und kann somit bei der Herleitung der Linsenformel vernachlässigt werden.

Jede Abbildung durch Linsen ist mit Abbildungsfehlern behaftet, die durch eine Kombination aus Konvex- und Konkavlinsen in einem Linsensystem oder durch von der Kugelform abweichende, sphärische Flächen verringert werden können. (Amici-Bertrand-Linse, Äquivalentlinse, Barlow-Linse, Distar-Linse, Fresnel-Linse, Feldlinse, Stufenlinse)

2) Elektronenoptik: Elektronenlinse, magnetische Linse.

3) Astrophysik: Gravitationslinse.

4) Anatomie: Augenlinse.