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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Dreifaltigkeit im Science Center

optischedreieinigkeitaEigentlich ist der große Wasserzylinder im Science Center (Phaeno in Wolfsburg) für ganz andere Zwecke gedacht, als optische Phänomene zu produzieren. Daher übersieht man letztere meistens, insbesondere die Fähigkeit, dahinter stehende Personen zu verdreifachen. Die zentrale Abbildung durch diese Zylinderlinse wird von zwei weiteren Exemplaren an den Seiten flankiert.
Man wird die Ursache zunächst vielleicht in wie auch immer entstandenen Spiegelungen sehen. Eine nähere Betrachtung im Rahmen des Strahlenmodells der geometrischen Optik zeigt jedoch, dass auch die beiden seitlichen Bilder durch Lichtbrechung zustande kommen. Dazu stellen wir uns vor, wir blicken gemäß der unteren Skizze von oben in den Zylinder und verfolgen die von dem roten Gegenstandspunkt dicht vor dem Glas ausgehenden Lichtstrahlen. Dann erkennt man, dass dem Betrachter Lichtbündel ins Auge fallen, die von unterschiedlichen Orten zu kommen scheinen. Das Auge würde also gleich drei Bilder der Lichtquelle sehen: neben dem normalen Bild zwei weitere am Rand des Wasserzylinders.optischedreieinigkeit 2
Während man die Mehrfachabbildung in der Optik als äußerst störend empfindet und als sphärische Aberration (wörtlich: Abirrung) diskreditiert, empfinden wir es bei der Betrachtung durch den Zylinder als überraschendes, reizvolles Phänomen.
Die sphärische Aberration ist Ausdruck der Tatsache, dass dicke Linsen – dazu zählt auch diese Zylinderlinse – keinen eindeutigen Brennpunkt haben und Randstrahlen beim Auftreffen auf die Linsenoberfläche stärker abgelenkt werden als solche, die von der Mitte her auftreffen.
Die Zunahme des Brechungswinkels mit zunehmendem Einfallswinkel hat nämlich bei einem Zylinder eine Grenze: Nach Erreichen eines Maximalwinkels nehmen die Brechungswinkel wieder ab. Dieser Wechsel macht sich durch überkreuzende Lichtstrahlen bemerkbar (siehe auch: Gekrümmte Ansichten).

 

 

 

 

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