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Fokus (Optik)

Für den Augenfokus siehe Akkommodation (Auge).

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Quellen finden: „Fokus“ -Optik – Nachrichten * Zeitungen · Bücher · Wissenschaftler · JSTOR (Oktober 2015) (Erfahren Sie, wie und wann Sie diese Vorlagennachricht entfernen können)

In der geometrischen Optik ist ein Fokus, auch Bildpunkt genannt, ein Punkt, an dem Lichtstrahlen, die von einem Punkt auf dem Objekt ausgehen, konvergieren. Obwohl der Fokus konzeptionell ein Punkt ist, hat der Fokus physikalisch eine räumliche Ausdehnung, die als Unschärfekreis bezeichnet wird. Diese nicht ideale Fokussierung kann durch Aberrationen der Abbildungsoptik verursacht werden. In Ermangelung signifikanter Aberrationen ist der kleinstmögliche Unschärfekreis die Airy-Scheibe, die durch Beugung aus der Apertur des optischen Systems verursacht wird. Aberrationen neigen dazu, sich mit zunehmendem Öffnungsdurchmesser zu verschlechtern, während der luftige Kreis für große Öffnungen am kleinsten ist.

Die Augenfokussierung sammelt idealerweise alle Lichtstrahlen von einem Punkt auf einem Objekt in einen entsprechenden Punkt auf der Netzhaut.

EINE demonstration der kamera fokus auf verschiedene entfernungen, zeigt eine bambus dach

Text auf einer Seite, der teilweise im Fokus ist, aber meistens nicht in unterschiedlichem Maße

Ein Bild oder Bildpunkt oder -region ist scharf, wenn das Licht von Objektpunkten im Bild fast so weit wie möglich konvergiert, und unscharf, wenn das Licht nicht gut konvergiert ist. Die Grenze zwischen diesen wird manchmal unter Verwendung eines Kriteriums „Circle of Confusion“ definiert.

Ein Hauptfokus oder Brennpunkt ist ein spezieller Fokus:

  • Für eine Linse oder einen sphärischen oder Parabolspiegel ist es ein Punkt, auf den kollimiertes Licht parallel zur Achse fokussiert wird. Da Licht in beide Richtungen durch eine Linse hindurchtreten kann, hat eine Linse zwei Brennpunkte – einen auf jeder Seite. Der Abstand in Luft von der Hauptebene des Objektivs oder Spiegels zum Fokus wird als Brennweite bezeichnet.
  • Elliptische Spiegel haben zwei Brennpunkte: licht, das vor dem Auftreffen auf den Spiegel durch einen von diesen hindurchtritt, wird so reflektiert, dass es durch den anderen hindurchtritt.
  • Der Fokus eines hyperbolischen Spiegels ist einer von zwei Punkten, die die Eigenschaft haben, dass Licht von einem reflektiert wird, als käme es vom anderen.

Divergierende (negative) Linsen und Konvexspiegel fokussieren einen kollimierten Strahl nicht auf einen Punkt. Stattdessen ist der Fokus der Punkt, von dem das Licht auszugehen scheint, nachdem es durch die Linse gelangt oder vom Spiegel reflektiert wurde. Ein konvexer Parabolspiegel reflektiert einen Strahl kollimierten Lichts, so dass es so aussieht, als würde es vom Brennpunkt ausstrahlen, oder umgekehrt Strahlen, die als kollimierter Strahl auf den Fokus gerichtet sind. Ein konvexer elliptischer Spiegel reflektiert Licht, das auf einen Fokus gerichtet ist, als würde es vom anderen Fokus ausstrahlen, die sich beide hinter dem Spiegel befinden. Ein konvexer hyperbolischer Spiegel reflektiert Strahlen, die vom Brennpunkt vor dem Spiegel ausgehen, als würden sie vom Brennpunkt hinter dem Spiegel ausgehen. Umgekehrt kann es Strahlen, die auf den Brennpunkt hinter dem Spiegel gerichtet sind, auf den Brennpunkt vor dem Spiegel fokussieren, wie bei einem Cassegrain-Teleskop.

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