Bastele eine Lupe fürs Smartphone!

Smartphone mit Lupe

Durch die Gelatine behält der Tropfen seine Form: In der Mitte dicker als an den Rändern. Er ist durchsichtig und hat die Form einer Vergrößerungslinse (konvexe Linse). Also vergrößert er genauso wie eine Lupe.

Der Kameralinse des Smartphone wird also eine Lupe aus Wasser und Gelatine vorgesetzt. Auf dem Foto erscheint der fotografierte Gegenstand nun stark vergrößert. Dazu muss man allerdings das Smartphone nahe an den Gegenstand heran führen. Ansonsten würde das Foto unscharf werden. Beim Benutzen einer Lupe ist es übrigens genauso. Sie muss nahe an den Gegenstand heran gebracht werden, damit er scharf erscheint.

Warum vergrößert eine Lupe (konvexe Linse)?

Einen selben Gegenstand kann man groß oder klein sehen. Umso näher er sich befindet, umso grösser sehen wir ihn. Es kommt auf den Sehwinkel an, unter dem man den Gegenstand betrachtet. Und eine Lupe vergrößert den Sehwinkel! (Der Sehwinkel wird von den Lichtstrahlen gebildet, welche die Extremitäten des Gegenstandes ins Auge senden.)

Man erkennt, dass der Sehwinkel dadurch vergrößert wird, weil die Lichtstrahlen von der Lupe (außerhalb des Mittelpunkts) „geknickt“ werden. Anstelle von „geknickt“ kann man auch „gebrochen“ sagen.

Warum werden Lichtstrahlen von einer Lupe gebrochen?

Stellen wir uns vor zwei Ochsen ziehen einen Karren über eine trockene Wiese. Da die Ochsen mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts schreiten, bewegt sich der Karren in die gleiche Richtung.

Nun aber müssen sie ein nasses Feld durchqueren. Es ist klar, dass ihre Geschwindigkeit im Feld kleiner sein wird. Da der rechte Ochse das Feld zuerst erreicht, ist er schon langsam, während sein linker Kumpel noch schnell ist. Der Karren mit den Ochsen ändern schlagartig ihre Vorwärtsrichtung.

Genauso ist es auch mit dem Licht, das ja aus Wellen besteht. Wellen kann man sich vorstellen, wenn man an Meereswellen oder an Wasserwellen auf einem Fluss denkt. Lichtwellen breiten sich in der Luft mit 300 000 km/s aus, in Glas aber nur mit 200 000 km/s.

Der rechte Teil eines Wellenbergs erreicht das Glas eher als der linke Teil. Er breitet sich also langsamer aus. Der Wellenberg dreht sich insgesamt. Das Lichtbündel ändert seine Richtung.

Lichtbrechung allgemein

Dringt Licht von der Luft in einen andern durchsichtigen Stoff ein, so wird es gebrochen, und zwar umso stärker, je schräger es auf die Grenzfläche zwischen den beiden Stoffen trifft.

Das Lichtbündel 1 wird nicht gebrochen, da es rechtwinklig in den Stoff eindringt. Alle andern Lichtbündel werden gebrochen, 1 am schwächsten, 2 stärker, 3 noch stärker und 4 am stärksten.

Auch beim umgekehrten Vorgang, wenn Licht vom durchsichtigen Stoff in Luft austritt, wird es gebrochen. Auf der Abbildung braucht man dann nur die Richtungspfeile der Lichtbündel umzudrehen.

Autor: André Mousset (MNHN), Michèle Weber (FNR)
Video: Michèle Weber (FNR) & Freelens TV
Musik: Jean-Paul Bertemes (FNR)