Brennweite

Bei einzelnen dünnen Linsen ist die Brennweite f gleich dem Abstand des Brennpunkts F von der Linsenmitte. Bei gewölbten Spiegeln ist es der Abstand vom Spiegelscheitel.
Anhand einer plankonvexen Sammellinse lässt sich anschaulich zeigen, dass es keine feste Bezugsebene für die Festlegung der Brennweite mehr gibt, wenn man Strahlen einbezieht, die nicht allein in unmittelbarer Nähe der optischen Achse verlaufen. Da bei einer solchen Linsenform die Strahlenablenkung nur an der bildseitigen Linsenfläche erfolgt, liegen die Schnittpunkte zwischen einfallendem und gebrochenem Strahl allesamt auf dieser Linsenfläche. Damit lassen sich die Hauptpunkte H' auf einfache Weise als Fußpunkte dieser Schnittpunkte auf der optischen Achse konstruieren. Deutlich ist nun eine Abhängigkeit dieser Lage der Hauptpunkte von der Einfallshöhe der Strahlen festzustellen. Zwischen einem Hauptpunkt für den Achsenstrahl (Nullstrahl) und einem für den Randstrahl liegen die Hauptpunkte für beliebig viele Zonenstrahlen.[1]
Auf graphischem Wege ermittelte Lage und Form der bildseitigen Haupt-„Ebene“ H' im Zeiss Tessar 2,8/8 cm (Rechnung vom 27. Januar 1933). Es wird deutlich, weshalb einige Fachleute den Begriff Hauptfläche bevorzugen (zum Beispiel in Literaturstelle[2]) Aus dieser Abbildung muss man folgende Schlussfolgerung ziehen: Ein lichtstarkes optisches System, das sphärisch korrigiert ist, bei dem also die in unterschiedlichen Abständen zur Achse einfallenden Strahlen dieselben Bildschnittweiten aufweisen, hat für diese in verschiedenen Höhen einfallenden Strahlen verschiedene Brennweiten.

Die Brennweite eines optischen Systems, bestehend aus einer oder mehreren Linsen oder gewölbten Spiegeln, ist der Abstand zwischen der bildseitigen Hauptebene des Systems und seinem Fokus (Brennpunkt).

  • Eine Sammellinse konzentriert ein parallel einfallendes Strahlenbündel im nach ihr liegenden Brennpunkt (Abbildung rechts, erstes Bild).
  • Erster Absatz in C. F. Gauß’ "Dioptrische Untersuchungen" vom Dezember 1840, in dem er im Hinblick auf den Begriff der Brennweite die "Vergleichung der Größe des Bildes eines unendlich entfernten Gegenstandes mit der scheinbaren Größe des letztern" als "in der That die einzig zweckmäßige" bezeichnet.
    Bei Zerstreuungslinsen liegt der Fokus vor der Linse, und ein parallel einfallendes Strahlenbündel wird so zerstreut, als ob die Einzelstrahlen alle aus diesem Fokus stammten (zweites Bild).
  • Bei einem Hohlspiegel läuft ein parallel einfallendes Strahlenbündel im vor dem Spiegel liegenden Brennpunkt zusammen (drittes Bild).
  • Bei einem Konvexspiegel wird ein parallel einfallendes Strahlenbündel so zerstreut, als ob die Einzelstrahlen alle aus dem hinter dem Spiegel liegenden Fokus stammten (viertes Bild).

Diese Definition der Brennweite als Abstand zwischen bildseitiger Hauptebene und Brennpunkt ist nur gültig innerhalb des Konzeptes der paraxialen Optik.[3] Dabei wird stark vereinfachend angenommen, dass

  1. das optische System nur von Lichtstrahlen durchdrungen wird, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft zur optischen Achse befinden,
  2. die Dicke der Linse(n) vernachlässigbar ist und
  3. die in die Optik einfallenden Strahlen keine nennenswerten Winkel zur optischen Achse bilden.

Diese streng auf die Achse bezogene und damit modellhafte Vereinfachung wird vorgenommen, um im Anbetracht der in der Realität vorhandenen, massiven Abbildungsfehler trotzdem Aussagen über die Brechungswirkung einer Linse bzw. Linsenfolge treffen zu können. Nach dem Mathematiker Carl Friedrich Gauß, der dieses Konzept im 19. Jahrhundert eingeführt hat, wird sie in der Literatur Gauß’sche oder Gaußische Brennweite genannt.

Dieses Verständnis von der Brennweite als ein bestimmter Abstand zwischen der Linse und dem von ihr erzeugten Bild, erscheint uns so plausibel, da dies nicht zuletzt unserem Erfahrungsschatz entspricht. Auch der Begriff der Brennweite selbst suggeriert, dass es sich um eine Distanz handeln müsse und zwar – wie es Ernst Wandersleb formuliert hat – „aus Gründen, die sich aus dem historischen Entwicklungsgange der geometrischen Optik ergaben, mit dem Wesen der Sache aber nicht sehr nahe zusammenhängen“[4]. Hinter diesem „Wesen der Sache“ verbergen sich die realen Umstände, denen optische Systeme in der Praxis unterworfen sind und die eine Definition der Brennweite erzwingen, welche sich fundamental von der gerade gegebenen unterscheidet.

Brennweite in realen optischen Systemen

Ein optisches System, das nur von Strahlen durchdrungen werden kann, die in unmittelbarer Nähe zur optischen Achse verlaufen, ist in der Praxis unbrauchbar. Damit überhaupt Energie übertragen werden und ein Bild entstehen kann, benötigt die Optik eine Öffnung; das heißt die Strahlen passieren die Linse(n) entsprechend dem Öffnungsverhältnis in merklichen Abständen von der optischen Achse. Zweitens können die Linsen in realen optischen Systemen keinesfalls als vernachlässigbar dünn angesehen werden, sondern sie weisen in Wahrheit ganz erhebliche Dicken auf. So übertrifft die Summe der Dicken der in handelsüblichen Fotoobjektiven enthaltenen Glas- und Luftlinsen nicht selten den Wert der Brennweite. Und drittens benötigen reale optische Systeme einen gewissen Feldwinkel, das heißt die Strahlenbüschel fallen nicht nur parallel zur optischen Achse ein, sondern auch schräg zu ihr aus den seitlichen Bereichen des Dingraumes. Während es sich beispielsweise bei Fernrohren nur um Feldwinkel im Bereich weniger Grad handeln mag, muss ein fotografisches Normalobjektiv bereits einen Bildwinkel von etwa 45…50 Grad auszeichnen. Aus diesen genannten Gründen ist die innerhalb des Konzeptes der paraxialen Optik vorgeschlagene Definition der Brennweite als Abstände von Bezugspunkten auf der optischen Achse bei praktisch verwirklichten dioptrischen Systemen kaum verwendbar. Die Ursache dafür liegt darin, dass die Lage des bildseitigen Hauptpunktes, von dem ab sich die Strecke bis zum Brennpunkt bemisst, von Aberrationen überprägt ist. So sorgt der Kugelgestaltsfehler dafür, dass sich je nach Einfallshöhe der achsenparallelen Strahlen Hauptpunkte mit unterschiedlichen Positionen auf der optischen Achse ergeben (siehe nebenstehende Abbildung) und selbst in sphärisch korrigierten Optiken ist die sogenannte Hauptebene nicht im mathematischen Sinne eben, sondern vor allem bei mehrgliedrigen Systemen mit hoher Öffnung teils auf komplexe Weise gekrümmt. Diese Zusammenhänge verkomplizieren sich noch, wenn man weit geöffnete Strahlenbüschel schräg durch die Optik fallen lässt, weshalb dieser paraxiale Ansatz einer Brennweitendefinition für den rechnenden Optiker insgesamt unbrauchbar ist. Jener sieht in der Brennweite vielmehr das Größenverhältnis zwischen dem Gegenstand und dem Bild, das von diesem Gegenstand erzeugt wird.[5] Schon Carl Friedrich Gauß hatte diese Definition im Jahre 1840 als „in der That die einzig zweckmäßige“ bezeichnet.[6] In Bezugnahme auf eine grundlegende Abhandlung zu diesem Thema des Astronomen Johannes Hartmann aus dem Jahre 1904 definierte die Wirtschaftsgruppe Feinmechanik und Optik des Deutschen Reiches ab dem 1. Januar 1938 die Brennweite daher wie folgt:

„Die Brennweite ist das Verhältnis der linearen Größe des Bildes eines unendlich fernen Objekts zu dessen scheinbarer Größe, und zwar der Grenzwert, dem sich dieses Verhältnis mit abnehmender scheinbarer Größe des Objekts nähert.“[7]

Diese auf Hartmann zurückgehende, die Umstände in realen optischen Systemen berücksichtigende Definition der Brennweite, fand dann später auch Eingang in das Normblatt DIN 4521:

„Die Brennweite f ist das Verhältnis der linearen Größe l' des auf der optischen Achse stehenden Bildes eines unendlich fernen Objekts zu dessen scheinbarer Größe w, und zwar der Grenzwert, dem sich dieses Verhältnis mit abnehmender scheinbarer Größe des Objektes nähert. Es ist also:

oder

Bei Objektiven, die mit Verzeichnung behaftet sind, empfiehlt sich im allgemeinen, auf Grund einer Reihe gemessener Wertepaare l' und w den Ausdruck graphisch oder numerisch als Funktion von darzustellen und aus dieser Darstellung den Grenzwert f zu entnehmen. Die Schärfeneinstellung wird bei voller Öffnung des Objektivs vorgenommen. Die Angabe der Brennweite bezieht sich auf eine mittlere Wellenlänge des sichtbaren Spektrums von λ = 5,5 ⋅ 10-5 cm, sofern nicht etwas anderes bemerkt ist.“[8]

Um dagegen Abstände bzw. die Lage von Punkten auf der optischen Achse zu definieren, verwendet der rechnende Optiker den Begriff der Schnittweite, denn im Gegensatz zur Brennweite ist deren Bezugspunkt exakt definiert als Schnittpunkt des bildseitigen Linsenscheitels mit der optischen Achse (vergleiche dazu auch den Begriff des Scheitelbrechwerts). Diese Konzeption des rechnenden Optikers, dass er für Abstände den Begriff der Schnittweite verwendet, die Brennweite jedoch mit der Größe des Bildes in Zusammenhang sieht, findet sich auch beim Abbildungsfehler der chromatischen Aberration wieder: Die Behebung der chromatischen Längsabweichung (Farbfehler des Bildorts) bedeutet für ihn eine Erfüllung der Schnittweitenbedingung für die verschiedenen Farben, die Behebung der chromatischen Querabweichung (Farbfehler der Bildgröße) eine Erfüllung der Brennweitenbedingung. Ähnliche Zusammenhänge kann man auch in Bezug auf den Kugelgestaltsfehler feststellen: Während in der üblichen von Rohr’schen Darstellung der sphärischen Aberration die ausgezogen gezeichnete Kurve die Lage der engsten Strahlenvereinigung in Bezug auf die Bildebene repräsentiert, bezieht sich die gestrichelt gezeichnete Kurve für die Abweichung von der Abbe’schen Sinusbedingung auf die brennweitenabhängige Größe der durch die Kugelgestalt der Linsen verursachten, auf die Bildebene geworfenen unscharfen Schatten der Bilder.[2] Dass zudem in der obigen DIN 4521 so explizit auf den Abbildungsfehler der Verzeichnung abgestellt wird, liegt daran, dass viele optische Systeme sogar über ihr Bildfeld hinweg keine konstant bleibende Brennweite haben und die daraus resultierenden unterschiedlichen Bildgrößen zu teils deutlich sichtbaren Verzerrungen führen, obwohl das Objektiv an sich scharf zeichnet; also die Schnittweiten für alle zulässigen Hauptstrahlneigungen sehr gut miteinander vereinigt sind.

Große Brennweiten entstehen durch flache, schwach gekrümmte Oberflächen, kleine Brennweiten durch starke Krümmungen. Speziell bei einzelnen Linsen wird der Kehrwert der Brennweite Brechkraft oder Brechwert (nach Medizin-Duden: Brechungswert[9]) genannt. Bei Sammellinsen und Hohlspiegeln ist die Brennweite als positiver Wert, bei Zerstreuungslinsen und Konvexspiegeln als negativer Wert definiert.

Die Brennweite wird bei der Anwendung der Linsengleichung gebraucht. In der Fotografie bestimmt die Brennweite des Objektivs zusammen mit dem Aufnahmeformat den Bildwinkel (siehe auch Formatfaktor). Das gilt auch für das Zwischenbild beim Mikroskop. Bei Fernrohren und Ferngläsern bestimmen die Brennweiten von Objektiv und Okular zusammen die Vergrößerung.

Brechkraft

Der Kehrwert der Brennweite wird Brechkraft genannt. Ihre Einheit ist die Dioptrie. Aus den oben schon angesprochenen Gründen, dass bei realen Linsen die Lage des bildseitigen Hauptpunktes auf der optischen Achse nicht genau definiert werden kann, wird beispielsweise bei Brillengläsern nicht die Brennweite zur Beurteilung ihrer optischen Wirkung verwendet, sondern ihre Schnittweite, also der Abstand des Brennpunkts vom bildseitigen Scheitel der Linse. Der Kehrwert dieser Schnittweite wird Scheitelbrechwert genannt. Seine Einheit ist ebenfalls die Dioptrie.

Messung der Brennweite

Direkte Messung der Brennweite einer Lupe über das Bild eines Fensters im Rauminneren: Weit entfernte Gegenstände (hier die Häuser) werden scharf, wenn sich die Linse im Abstand ihrer Brennweite von der Projektionsfläche befindet.

Gemäß der Abbildungsgleichung ist bei einer scharfen optischen Abbildung durch eine dünne Linse der Kehrwert der Brennweite gleich der Summe der Kehrwerte der Gegenstandsweite und der Bildweite :

Das kann ausgenutzt werden, um die Brennweite der Linse zu bestimmen. Wenn der abgebildete Gegenstand sehr weit entfernt ist, wird der Zusammenhang besonders einfach. Die Brennweite ist näherungsweise gleich groß wie die Bildweite und kann direkt aus dem Abstand des Bildes von der Linse abgelesen werden.

Ein Verfahren, das ohne ein weit entferntes Objekt auskommt, ist die Autokollimation. Dabei wird das weit entfernte Objekt durch einen planen Spiegel ersetzt. Das Bessel-Verfahren zur Bestimmung der Brennweite von dünnen Linsen nutzt aus, dass bei festem Abstand zwischen Objekt und Bild zwei Stellungen der Linse eine scharfe Abbildung erzeugen. Aus dem Abstand dieser beiden Positionen und dem Abstand zwischen Objekt und Bild lässt sich dann die Brennweite der Linse berechnen.

Bei dicken Linsen und Abbildungssystemen mit mehreren optischen Komponenten kann der Abstand der Hauptebenen meist nicht vernachlässigt werden. Dann kann das Abschätzen des Vergrößerungsverhältnisses genauere Ergebnisse liefern. Mit dem Abbe-Verfahren wird ein Satz von Positionen aufgenommen, in denen das Abbildungssystem Objekte scharf abbildet. Diese Punkte erfüllen eine Geradengleichung. Aus den Parametern der Geraden lassen sich die Brennweite und die Lage der Hauptebenen bestimmen.

Brillenoptiker bestimmen die Brennweite asphärischer Gläser und die über die Fläche variierende Brechkraft von Gleitsichtgläsern durch eine Wellenfrontanalyse. Dabei kommt meist ein Hartmann-Shack-Sensor zum Einsatz. Die automatisierten Geräte heißen aus historischen Gründen Scheitelbrechwertmesser.

Berechnung der Brennweite

Brechende Fläche

Als brechende Fläche bezeichnet man die Grenzschicht zwischen zwei optischen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Kommt der Lichtstrahl von links, so sei der Brechungsindex auf der linken Seite und der Brechungsindex auf der rechten Seite der Grenzfläche. Die Krümmung der Grenzfläche wird durch den Krümmungsradius beschrieben. Liegt der Mittelpunkt des Kreises, der die Grenzfläche beschreibt, auf der vom einfallenden Licht abgewandten Seite, so ist positiv, andernfalls negativ. Eine nicht gekrümmte Grenzfläche hat den Krümmungsradius .

Die Brennweite der anderen Seite wird durch Vertauschen der Brechungsindices gewonnen, da das Licht nun von rechts kommend aus nach übertritt:

Linse

Brennpunkt und bildseitige Hauptebene für zwei Flächen

Die Brechung einer Linse der Dicke ist, z. B. mittels Matrizenoptik, aus den Brechungen ihrer beiden sphärischen Grenzflächen berechenbar. Mit den Brennweiten und der beiden Flächen und deren Abstand ergibt sich

für die bildseitige Brennweite der Linse. Mit den obigen Gleichungen der Flächenbrennweiten erhält man mit

die bildseitige Linsenbrennweite in Abhängigkeit von den Krümmungsradien und den Brechungsindizes und . Wie in nebenstehender Abbildung, wird die Brennweite von der Hauptebene H’ gemessen. Gegenstandsseitige und bildseitige Brennweiten haben die gleiche Größe, wenn die Linse auf beiden Seiten an Medien mit gleichem Brechungsindex grenzt, siehe auch Linsenschleiferformel.

Dünne Linse

Die Näherung ist für erfüllt. Diese Näherung bezeichnet man als dünne Linse. Die Hauptebenen der beiden Grenzflächen fallen zusammen (und zwar zur Mittelebene). Die Gleichung für die Brennweite vereinfacht sich zu

wobei wieder von der Mittelebene weg gemessen wird.

In der geometrischen Optik heißt Vorderflächenbrechwert und Rückflächenbrechwert. Obige Gleichung lässt sich damit auch in der Form

schreiben.[10] Die optische Wirkung von Brillengläsern wird durch den Scheitelbrechwert ausgedrückt.

System aus zwei dünnen Linsen

System aus zwei dünnen Linsen (H1 und H2)
Konstruktion des bildseitigen Brennpunkts F’ und der bildseitigen Hauptebene H’

Das System aus zwei dünnen Linsen ist dem System „Linse aus zwei brechenden Flächen“ prinzipiell ähnlich (vgl. nebenstehende Abbildung mit der darüberstehenden). Wenn beide Linsen beidseitig vom gleichen Medium umgeben sind, dann gilt:

Außer der Gleichheit der gegenstands- und bildseitigen Brennweiten der Einzellinsen gilt also auch die entsprechende Gleichheit beim System:

Zur Abhängigkeit der Brennweiten des Linsensystems aus zwei dünnen Linsen von den Brechungsindizes und Krümmungsradien gelangt man, wenn man für und die oben angegebenen Linsenschleiferformeln für dünne Linsen anwendet.

Eng benachbarte dünne Linsen

Beim Zusammenrücken der dünnen Linsen wird im Grenzfall . Der Abstand kann vernachlässigt werden. Die Brennweite eines solchen Systems ist näherungsweise gleich

Diese Gleichung wird zum Beispiel für zwei dünne, zusammengekittete Linsen verwendet. Eine solche Doppellinse besteht in der Regel aus zwei verschiedenen Glassorten, womit geringere Abbildungsfehler als bei einer aus nur einer Glassorte bestehenden Linse mit gleicher Brennweite erreicht werden, wie beispielsweise beim Achromaten.

Brennweite in der Fotografie

Aus Brennweite und Aufnahmeformat (bzw. Sensorgröße) ergibt sich in der Fotografie der Bildwinkel.[11] Je größer die Brennweite ist, desto kleiner ist der Bildwinkel (Bildausschnitt) (bei gleichbleibendem Aufnahmeformat) und umgekehrt.

Bei manchen Objektiven wird eine Brennweite angegeben, die beim Kleinbildformat (bei digitalen Kameras oft „Vollformat“ genannt) denselben Bildwinkel ergibt. Dabei wird der Formatfaktor bereits eingerechnet und es ergibt sich in Anbetracht unterschiedlicher Sensorgrößen eine einheitliche Bezugsgröße. Diese bezieht sich aber nur auf den Bildwinkel (siehe Formatfaktor).

Objektive unterschiedlicher Brennweite werden meist in drei Kategorien unterteilt, die jeweils unterschiedliche fotografische Wirkungen haben. Eine Brennweite, die etwa der Diagonalen des Aufnahmeformats entspricht, wird als Normalbrennweite bezeichnet. Objektive mit einer Brennweite von ca. 40 bis 55 mm bezeichnet man für das Kleinbildformat als Normalobjektive. Diese Brennweiten haben das Merkmal, dass die Perspektive und Größenabbildung ungefähr dem menschlichen Auge und der menschlichen Wahrnehmung entspricht. So wirken die Proportionen der Motive natürlich und gewohnt.

Objektive mit kürzerer Brennweite werden als Weitwinkelobjektive bezeichnet. Der Bildwinkel ist größer als bei einer Normalbrennweite. Bei gleichem Motivabstand wird mit einem Weitwinkelobjektiv mehr von dem Motiv aufgenommen als mit einem Normalobjektiv. Häufig werden Weitwinkelobjektive für Architektur- oder Landschaftsaufnahmen verwendet.

Objektive mit größeren Brennweiten werden als Teleobjektive bezeichnet. Der kleinere Bildwinkel dieser Objektive bietet die Möglichkeit, Motive schon aus der Ferne formatfüllend zu erfassen und die Konzentration darauf zu legen.

Es gibt sowohl variable Brennweiten (Zoomobjektive) als auch Festbrennweiten. Als Festbrennweite werden Objektive bezeichnet, die konstruktionsbedingt keine Änderung der Brennweite zulassen. Festbrennweiten können durch die einfachere Konstruktion eine höhere Abbildungsleistung und Lichtstärke aufweisen als Zoomobjektive, die wiederum flexibler einsetzbar sind.

Abbildungsfehler mit direktem Zusammenhang zur Brennweite

Die Brennweite ist streng genommen nur in der paraxialen Optik definiert. Jedoch ergeben sich unter bestimmten Bedingungen und vor allem für reale nichtparabolische Linsen diverse sog. Abbildungsfehler, die in einer (teilweise scheinbar) veränderten Brennweite resultieren.[12]

In der paraxialen Optik ist es immer möglich, eine Kugelfläche als Paraboloid anzunähern. Reale Linsen werden oft als Kugelflächen ausgeführt, da diese einfacher herzustellen sind als asphärische Flächen. Ihnen wird trotzdem eine Brennweite zugeordnet, die eigentlich nur für Strahlen nahe der optischen Achse gilt. Für achsfernere Strahlen ergeben sich verschobene Foki. Dieser Linsenfehler wird sphärische Aberration genannt.

Des Weiteren hängt die Brennweite unter anderem vom Brechungsindex des Linsenmaterials ab, der wiederum von der Wellenlänge des Lichts abhängt. Fällt nun Licht unterschiedlicher Wellenlänge (z. B. auch weißes Licht) auf eine Linse, so wird dieses wellenlängenabhängig auf verschiedene Punkte fokussiert. Man spricht von chromatischer Aberration.

Wenn die Form einer Linse nicht rotationssymmetrisch bzgl. der optischen Achse ist, sondern ellipsoid, dann fokussiert sie fächerartige Lichtbündel je nach deren Orientierung in verschiedenen Bildweiten. Volle Lichtbündel werden nicht auf einen Punkt fokussiert, sondern in zwei hintereinander liegende Brennlinien in den Richtungen der beiden Hauptachsen des Ellipsoids. Dieser Abbildungsfehler heißt axialer Astigmatismus.

Siehe auch

Literatur

  • Max Born: Optik. 1972, ISBN 3-540-05954-7 (2. Kapitel)
  • Fritz Hodam: Technische Optik, 1967
  • Wolfgang Demtröder: Elektrizität und Optik. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-33794-6 (Kapitel 9.5)
  • Christian Westphalen: Die große Fotoschule – Handbuch digitale Fotopraxis. Rheinwerk Fotografie, ISBN 978-3-8362-7181-3 (Kapitel 2.1)
Commons: Brennweite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Brennweite – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Hartmann, Johannes: Objektivuntersuchungen, Teil B: Die Brennweitenbestimmung. In: Zeitschrift für Instrumentenkunde. Nr. 2, Februar 1904, S. 34.
  2. a b Naumann, Helmut: Das Auge meiner Kamera. 1937, S. 44.
  3. Eugene Hecht: Optik. Oldenbourg Verlag, Kapitel 5 Geometrische Optik. Abschnitt 2 Linsen.
  4. Wandersleb, Ernst: Die geometrische Theorie der Abbildung nach E. Abbe. In: Rohr, Moritz von (Hrsg.): Die Theorie der optischen Instrumente. Band 1: Die Bilderzeugung in optischen Instrumenten vom Standpunkte der geometrischen Optik. Berlin 1904, S. 103.
  5. Hartmann, Johannes: Objektivuntersuchungen, Teil B: Die Brennweitenbestimmung. In: Zeitschrift für Instrumentenkunde. Nr. 2, 1904, S. 34 f. (google.de).
  6. Gauß: Dioptrische Untersuchungen. In: Abhandlungen der Mathematischen Classe der Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. 1843, S. 2.
  7. zitiert nach: Willy Merté: Das photographische Objektiv seit dem Jahre 1929. In: Michel, Kurt (Hrsg.): Handbuch der wissenschaftlichen und angewandten Photographie, Ergänzungswerk. Band I. Wien 1943, S. 15 f.
  8. DIN 4521, Aufnahme- und Projektionsobjektive · Brennweite, Relative Öffnung. In: Michel, Kurt (Hrsg.): Die wissenschaftliche und angewandte Photographie. Band 3, 1955, S. 42.
  9. Duden: Wörterbuch medizinischer Fachbegriffe. Dudenverlag, 10. Auflage, Berlin 2021, ISBN 978-3-411-04837-3, S. 696.
  10. Brillenglas-Kompendium. (Memento vom 3. Juli 2013 im Webarchiv archive.today). Bei: Zeiss.de.
  11. Brennweite und Perspektive - fotocommunity Fotoschule. In: Fotoschule der fotocommunity. 13. Oktober 2017, abgerufen am 1. März 2024 (deutsch).
  12. Wolfgang Demtröder: Elektrizität und Optik. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-33794-6 (Kapitel 9.5.4).

Auf dieser Seite verwendete Medien

Gauß - Dioptrische Untersuchungen.jpg
Erster Absatz in "Dioptrische Untersuchungen"
Tessar 8 cm Hauptebene.jpg
Autor/Urheber: Pancolar, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Auf graphischem Wege ermittelte Lage und Form der Haupt-"Ebene" im Zeiss Tessar 2,8/8 cm (Rechnung vom 27. Januar 1933).
Bild eines Fensters.jpg
Autor/Urheber: Elop, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Das Bild eines Fensters unter einer Sammellinse (Lupe); die etwa 30 m entfernten Gebäude werden scharf, wenn sich die Linse ungefähr im Abstand der Brennweite von der Projektionsfläche befindet; trotz Gegenlichtes von der entgegengesetzten Seite erscheint das Bild des Fensters, des großen Durchmessers der Lupe wegen, hell. Rechts unten erkennt man das Spiegelbild des Fensters in der Lupe.
Brennpkt2düLi.svg
Autor/Urheber: Holdi Sigg (bei Datei-Verwendung zu nennender Name), Lizenz: CC BY-SA 3.0
Schema für Brennpunkt und bildseitige Hauptebene für zwei dünne Linsen
Brennpkt2Flächen.svg
Autor/Urheber: Holdi Sigg (bei Datei-Verwendung zu nennender Name), Lizenz: CC BY-SA 3.0
Schema für Brennpunkt und bildseitige Hauptebene für zwei Flächen (Linse)
Focal-length.svg
Autor/Urheber: Henrik, Lizenz: CC BY-SA 3.0
The focus F and the focal length f of a positive lens, a negative lens, a mirror concave and convex mirror.
Kugelgestaltsfehler.jpg
Autor/Urheber: Pancolar, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Die Abbildung zeigt die Lage der bildseitigen Hauptebenen H‘ sowie der zugehörigen Brennpunkte F‘ bei verschiedenen Einfallshöhen der Lichtstrahlen gegenüber der optischen Achse als Folge der sphärischen Aberration am Beispiel einer Plankonvexlinse. Die Lagen der Brennpunkte sind maßstabsgerecht. Sie beziehen sich auf eine Linse mit einem vorderen Radius r = ∞ und einem hinteren r = -25 mm. Die Dicke der Linse ist 10 mm und die Randstrahlen fallen in einer Höhe von 15 mm zur optischen Achse ein. Die Brechzahl wurde mit n = 1,5 angenommen mit Bezug auf gelbes Licht der d-Linie. Während die auf den Achsenstrahl bezogene sogenannte Nullbrennweite genau so wie die Schnittweite exakt 50,0 mm beträgt, liegt die Schnittweite für die Randstrahlen nur bei etwa 24 mm und die Brennweite bei etwa 29 mm.