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Optical Parameters

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Optische Kenngrößen

1. Die Wellenlänge λ

Optical Strahlung

1. Die Wellenlänge λ

Die Ausbreitung von Licht kann mit der elektromagnetischen Wellentheorie beschrieben werden. Die Strecke von einem Wellenberg der Lichtwelle zum nächsten ist die Wellenlänge λ.

Das Gebiet der optischen Strahlung (100 nm - 1 mm) umfasst die Bereiche Ultraviolett (UV), sichtbares Licht (VIS) und Infrarot (IR). Die Wellenlängen des sichtbaren Lichtes liegen zwischen 380 und 780 nm. Zur Beschreibung einer bestimmten Farbe des sichtbaren Lichtes wird die Wellenlänge in Luft angegeben.


2. Die Brechzahl n

Lichtbrechung an der Grenzfläche Luft-Glas

2. Die Brechzahl n

Die Brechzahl n eines Brillenglases gibt das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes im Vakuum (näherungsweise Luft) zur Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in Glas an.


Durch die Verringerung der Lichtgeschwindigkeit im Glas erfährt das Licht bei schrägem Einfall eine Richtungsänderung. Diesen Vorgang bezeichnet man als Lichtbrechung. Je höher die Brechzahl des Materials, umso stärker wird die Lichtgeschwindigkeit reduziert und umso stärker wird das Licht gebrochen. Brillengläser mit hoher Brechzahl erzielen also eine starke Lichtbrechung.

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3. Reflexion, Absorption und Transmission

Reflexion, Absorption und Transmission

3. Reflexion, Absorption und Transmission

Das auf ein Brillenglas auftreffende Licht erfährt beim Durchgang durch das Brillenglas immer eine Schwächung durch Reflexion an den Grenzflächen und Absorption im Glasmaterial.


Der Reflexionsgrad ρ

Reflexionsgrad bei senkrechtem Lichteinfall

Der Reflexionsgrad ρ

Der Reflexionsgrad ist das Verhältnis des reflektierten Lichtes zum auftreffenden Licht an einer Grenzfläche zweier optischer Medien. Multipliziert man den Reflexionsgrad mit 100, so erhält man den prozentualen Anteil des reflektierten Lichtes. Die Entspiegelung von Brillengläsern verringert den Anteil des reflektierten Lichtes und erhöht somit die Lichtdurchlässigkeit bzw. Transmission des Brillenglases.

Absorptionsgrad α und Transmissionsgrad τ

Absorptionsgrad α und Transmissionsgrad τ

Der Absorptionsgrad α

Die materialbedingte Schwächung des Lichtes beim Durchgang durch ein Brillenglas heißt Absorption. Je dunkler ein Brillenglas ist, desto höher ist der Absorptionsgrad.


Der Transmissionsgrad τ

Transmission bedeutet Lichtdurchlässigkeit. Der Transmissionsgrad eines Brillenglases ist das Verhältnis des austretenden Lichtes zum auftreffenden Licht. Bei einem entspiegelten Brillenglas ist der Transmissionsgrad– verglichen mit dem gleichen nicht entspiegelten Brillenglas – höher.

Lichtreduktionsgrad

Lichtreduktionsgrad

Die Summe von Reflexions- und Absorptionsgrad ergibt den Lichtreduktionsgrad. In der Augenoptik ist die
Lichtreduktion eine wichtige Kenngröße, die, in Prozent angegeben, zur Angabe des Tönungsgrades eines Brillenglases dient.

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4. Die Dispersion

Jede Lichtfarbe, gekennzeichnet durch die Wellenlänge in Luft, pflanzt sich unterschiedlich schnell im Brillenglas fort. Je kürzer die Wellenlänge, umso geringer die Geschwindigkeit des Lichtes im Glas. Daher wird kurzwelliges blaues Licht stärker gebrochen als langwelliges rotes. Für rotes, grünes und blaues Licht können somit unterschiedliche Brechzahlen angegeben werden.


Bei der Lichtbrechung an einer Linse findet aufgrund der unterschiedlichen Brechwerte jeder Farbe eine spektrale Zerlegung des weißen Lichtes in seine farbigen Bestandteile statt. Diese Erscheinung nennt man Dispersion oder Farbzerstreuung.


Die Hauptdispersion Δn gibt die Differenz zwischen n F’ und n C’ an.

Bei Angabe der Brechzahlen für optische Medien wird stets die Hauptbrechzahl n e genannt.

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Abbe-Zahl ν

Brechzahl und Abbe-Zahl

5. Abbe-Zahl ν

Zur Kennzeichnung der Dispersionseigenschaften eines Brillenglases dient die Abbe-Zahl. Sie stellt das Verhältnis des Ablenkungswinkels δe zum Hauptdispersionswinkel δF’C’ .

Eine niedrige Abbe-Zahl kennzeichnet eine starke Dispersion. Die Abbe-Zahl sollte nicht kleiner als 30 sein, um störende Farbsäume beim Blick durch die Randbereiche eines Brillenglases zu vermeiden.

Je höher die Brechzahl n, umso:

  • höher der Reflexionsgrad ρ
  • höher die Hauptdispersion Δn
  • niedriger die Abbe-Zahl ν
  • niedriger der Transmissionsgrad τ

Abbe number

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6. Der Brechwert D

Der Brechwert D ist der in Meter gemessene Kehrwert der Brennweite. Der Brechwert eines Brillenglases wird ebenso wie der Brechwert einer optisch wirksamen Fläche in Dioptrien (dpt) angegeben.


Der Flächenbrechwert wird bestimmt durch den Brechzahlunterschied zweier Medien im Verhältnis zu dem Krümmungsradius dieser Fläche. Beide Flächenbrechwerte, D1 und D2, ergeben unter Berücksichtigung der Mittendicke d den Brechwert D eines Brillenglases.

7. Der Scheitelbrechwert S’

Kenngrößen zur Bestimmung des Brechwertes

7. Der Scheitelbrechwert S’

In der Brillenglasoptik dient nicht der Brechwert D, sondern der Scheitelbrechwert S’ zur Kennzeichnung der dioptrischen Wirkung eines Brillenglases. Er ist der Kehrwert der in Meter angegebenen augenseitigen Schnittweite s’ des Brillenglases.


Mit dem Scheitelbrechwertmessgerät wird der Scheitelbrechwert eines Brillenglases gemessen.

8. Die Eigenvergrößerung N

8. Die Eigenvergrößerung N

Das Bild auf der Netzhaut eines brillenglaskorrigierten Auges hat eine andere Größe als das Netzhautbild eines gleich langen rechtsichtigen (normalen) Auges. Dieser Bildgrößenunterschied hängt neben anderen Faktoren auch von der Eigenvergrößerung des Brillenglases ab.


Die Eigenvergrößerung ist das Verhältnis von Scheitelbrechwert zu Brechwert. Bei einem Brillenglas endlicher Dicke unterscheiden sich Brechwert und Scheitelbrechwert (D1 S'). Die Eigenvergrößerung N ist dann größer als 1 (N > 1). Eine gedachte unendlich dünne Linse hat eine Eigenvergrößerung von 1 (N = 1), d.h. nur für eine unendlich dünne Linse ist S' = D.

 

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