Linsen

Brauchst du ein Vergrößerungsglas? Oder vielleicht eine Brille? Wie jetzt? Hast du was gegen Brillen? Wusstest du, dass die ersten Brillen Glaskugeln waren?

Wie die, durch die du geschaut hast. Die funktioniert wie 'ne Brille? Echt? Na ja, die funktioniert wie deine Augen. Brillengläser wirken so wie diese beiden transparenten Kugeln oder wie deine Augen.

Igitt! Stimmt, vor tausend Jahren saßen Mönche in ihren Klöstern und schrieben. Wenn sie alt wurden und nicht mehr so gut sehen konnten, haben sie vielleicht halbkugelförmige Glasstücke wie dieses verwendet – Lesesteine. Daraus entwickelten sich dann vor etwa 700 Jahren die ersten Brillen, die man auf der Nase trug. Und es stimmt: Brillen funktionieren genau wie deine Augen.

Hier ist ein Auge mit guter Sehkraft. Die Lichtstrahlen dringen durch die Augenöffnung – die Pupille. In der Pupille ist eine Linse. Wenn das Licht die Linse durchläuft, ändert sich seine Richtung ein wenig – es bricht. Die Lichtstrahlen bündeln und konzentrieren sich auf einen Punkt auf der Netzhaut im hinteren Teil des Auges.

Von dort aus gehen elektrische Signale ans Gehirn. Erst wenn die ankommen, meinen wir, etwas zu sehen. Dehnt sich die Pupille nicht genug, so bündeln sich die Lichtstrahlen zu sehr und fokussieren sich auf einen Punkt, bevor sie die Netzhaut erreichen. Dieses Auge ist kurzsichtig. Es sieht nur nahe Dinge gut.

Es braucht also eine Brille! Also setzen wir eine Brille vor das Auge – eine Extralinse aus Glas. Diese Linse ist in der Mitte am dünnsten und an den Rändern dicker – eine konkave Linse. Eine Konkavlinse zerstreut das Licht und wird somit auch Streulinse genannt. Wir wählen also eine Streulinse, die das Licht gerade genug streut, um zu verhindern, dass die Augenlinse die Lichtstrahlen zu sehr bündelt.

Mit ein wenig mehr Lichtstreuung können wir also die zu starke Lichtbündelung der Augenlinse korrigieren. Zusammen biegen die beiden Linsen das Licht gerade genug, damit es sich auf die Netzhaut fokussiert. Jetzt kann das Auge wieder gut sehen! Im Alter leiden die Augen oft am entgegengesetzten Problem: Die Linse biegt das Licht nicht genug. In diesem Fall erreichen die Lichtstrahlen die Netzhaut zu früh, bevor sie sich treffen.

Dieses Auge ist weitsichtig, es sieht entfernte Dinge besser als nahe Dinge. Weil eine weitsichtige Augenlinse die Lichtstrahlen nicht genug bündelt, brauchen wir eine Brillenlinse, die dem Auge hilft, das Licht ein wenig mehr zu bündeln – wir brauchen eine Sammellinse. Eine Sammellinse ist konvex. Sie wölbt sich nach außen und ist in der Mitte am dicksten. Gemeinsam biegen die Sammellinse der Brille und die Augenlinse das Licht genug.

Das Umfeld erscheint wieder scharf. Eine gewöhnliche Lupe ist eine Sammellinse mit zwei deutlich konvexen Seiten. Sie funktioniert, indem sie die Richtung des Lichts ändert, wenn es durch ein Material mit anderer optischer Dichte läuft. Die Lichtstrahlen, die auf die Linse treffen, laufen alle in die gleiche Richtung – und zwar parallel. Die Lichtstrahlen werden durch die Linse gebogen und treffen sich dann an einem bestimmten Punkt.

Das Licht konzentriert sich hier, und wenn es Sonnenlicht ist, das auf die Linse trifft, kann es so heiß werden, dass es Feuer entfacht. Der Punkt, an dem sich die Strahlen treffen, heißt Brennpunkt. Der Abstand zwischen der Linse und dem Brennpunkt ist die Brennweite. Tauschen wir die konvexe Linse gegen eine konkave Linse aus, werden die Lichtstrahlen verstreut. Dann konzentriert sich das Licht nicht auf einen Punkt auf der anderen Seite der Linse.

Aber wir können imaginäre Linien zurück durch die Linse ziehen und so sehen, wo sie sich treffen. Diesen Punkt nennt auch man den Brennpunkt. Den Abstand zwischen einer Streulinse und ihrem Brennpunkt nennt man auch Brennweite, aber sie hat einen negativen Wert. Es ist der Abstand mit einem Minuszeichen davor. Wenn du kurzsichtig bist und eine Brille trägst, hast du das Minuszeichen vielleicht bereits bei der Sehstärke deiner Brille bemerkt.

Die Sehstärke von Brillen gibt man in Dioptrien an. Die Dioptrienzahl erhältst du, indem du 1 durch die Brennweite teilst. Wenn der Brennpunkt deiner Brille zwei Meter von der Streulinse entfernt liegt, dann ist ihre Dioptrienzahl: 1 geteilt durch minus zwei. Minus null Komma fünf. Auch wenn du keine Brille hast, kannst du ein Gefühl für sie bekommen.

Denk einfach an etwas Trauriges. Denn auch Tränen auf den Augen können Licht biegen. Und wenn du Glück hast, bricht das Licht genau so, wie es dein Auge braucht. Ich sage dir, Brillen sind 'ne coole Sache!