Die Funktionsweise einer Lupe ist häufig Thema in den naturwissenschaftlichen Fächern in der Schule. Meist im Bereich Optik im Physik-Unterricht. Aus diesem Grund erkläre ich euch hier leicht verständlich, wie eine Lupe funktioniert.
Erklärung – wie funktioniert eine Lupe
Bevor wir und an das Thema Lupe machen, noch ein kurzes Wort dazu, wie das menschliche Auge Gegenstände und ihre Größe wahrnimmt. Das ist wichtig, um die Lupe später besser zu verstehen.
Wenn wir einen Gegenstand ansehen, dann nimmt unser Auge das Licht auf, das von diesem reflektiert wird. Seine Größe nehmen wir durch die Lichtstrahlen wahr, die vom obersten und dem untersten Punkt auf GERADEM Wege in das Auge eintreten. Im Bild ist zweimal das gleiche Objekt zu sehen, nur in unterschiedlichen Entfernungen.
Wenn der unterste und der oberste Lichtstrahl das Auge erreichen, dann stehen sie in einem bestimmten Winkel zu einander. Es ist die Größe dieses Winkels, der darüber entscheidet, als wie groß wir ein ein Objekt erkennen. Das ist auch der Grund dafür, warum Gegenstände mit zunehmender Entfernung für uns kleiner aussehen.
Vergrößerung der Lupe – Lichtbrechung einer konvexen Linse
Nun wird zwischen Auge und Gegenstand eine konvexe Linse platziert. Der Verlauf der Lichtstrahlen ist nun ein anderer. Der Gegenstand reflektiert erneut das Licht, nur wird es gebrochen, sobald es in die Linse eintritt und dann noch einmal, wenn es sie verlässt.
Alle konvexe Linsen haben die Eigenschaft alle parallel verlaufenden Strahlen zu einem Punkt hin zu bündeln – dem Brennpunkt.
Dadurch ändert sich der Verlauf und danach der Einfallswinkel der Strahlen. Er wird durch die Linse vergrößert. Für das Auge sieht es so aus, als kämen sie nun aus einer anderen Richtung, nämlich aus der, die mit den rot gepunkteten Linien gekennzeichnet ist. Siehe Bild unten:
Der größere Einfallswinkel lässt den Gegenstand nun deutlich größer erscheinen als er tatsächlich ist. Er bewegt sich weder näher oder weiter zum Auge. Er wird scheinbar nur in alle Richtungen gestreckt.