WikiDer > Fresnel-Linse

In diesem Artikel geht es um die Fresnel-Linse, die auf Refraktion beruht. Dies ist nicht zu verwechseln mit dem Fresnel-Zonenplatte, die auf Beugung (Biegung) basiert.

Schematische Darstellung des Prinzips der (konvexen) Fresnel-Linse in Seitenansicht
1. Normale Linse mit den optisch nützlichen Ringen mit gekrümmter Außenfläche
2. Eine konvexe Fresnel-Linse, in der nur die nützlichen Ringe enthalten sind.

FresnelLupe die Größe einer Kreditkarte

Lichtbündelung mit Fresnel-Linse und Spiegeln

Fresnel-Linse im Rücklicht eines Autos

Fresnellinse erster Ordnung von 1870 aus Kristall, Höhe 254 × Durchmesser 198 cm, Gewicht ca. 1500 kg. Ausgestellt in Palais de Chaillot, stammt aus dem Musée National de la Marine, Paris

Navigationslampe

EIN Fresnel-Linse ist etwas Besonderes Linse die mit verwendet wird Leuchttürme, Navigationslichter, im Overhead-Projektoren, Theaterbeleuchtung, als Fensterspion, Einparkhilfe in besonders Lieferwagen, bei Suchenden von vielen Spiegelreflexkameras, in Flecken für die Exposition von Film- und Fernsehaufnahmen sowie bei Theateraufführungen. Sein Hauptvorteil ist eine Materialreduzierung, wie es bei den stark konvexen Brille Implementierung führt zu einer großen Gewichtseinsparung. Durch die geringere Dicke wird auch die optische Dämpfung um Absorption Weniger.

Name

Der Name stammt von Augustin Jean Fresnel, dem französischen Erfinder dieses Objektivs. Die korrekte Aussprache ist daher: [frènnèlObjektiv] (ohne so, mit Betonung der zweiten Silbe).

Struktur

Einfach ausgedrückt besteht eine Fresnel-Linse aus einer Linse, die in konzentrische Ringe oder Schalen unterteilt ist. Die Dicke der Ringe ist immer ungefähr gleich, so dass die Linse ungefähr flach ist. Ausgehend von der ursprünglichen Konvexlinse (Bild 1) wurde der Ring von außen nach innen immer tiefer eingeschoben. Im Diagramm unter 2 ist der Querschnitt der so gebildeten Fresnel-Linse dargestellt. Der Vergrößerungs- oder Verkleinerungseffekt wird durch das Weglassen von Teilen der Linse, die nicht zur Brechung beitragen, nicht wesentlich verändert.

Wie das Originalobjektiv hat die Fresnel-Linse zwei Brennpunkte. Allerdings liegt der Brennpunkt auf der „konvexen“ Seite näher als bei der Originallinse, da sich dort die brechende Fläche der anderen Seite der Linse angenähert hat. Die Fresnel-Linse ist mechanisch dünn geworden, aber optisch verhält sie sich immer noch wie ein dicke Linse. Auch hohle Fresnel-Linsen sind möglich.

Die Fresnel-Linse verhält sich optisch etwas anders als eine normale Linse. Die Ringe geben eine sichtbare Verzerrung des Bildes. Tritt auch an den Rändern der Ringe auf Beugung auf. Die Fresnel-Linse ist daher weniger geeignet für Anwendungen, bei denen eine gute Bildqualität erforderlich ist. Doch es gibt Fresnel-Lupen im Kreditkartengröße (siehe Bild); die Qualität ist etwas geringer.

Anwendungen

Die Hauptanwendung der Fresnel-Linse besteht darin, Licht in die gewünschte Form zu bündeln. Dazu gehören verschiedene Arten von Lichtquellen, wie z Leuchttürme und andere Leuchtfeuer, Suchscheinwerfer, Fahrzeug und SchiffBeleuchtung, Bühnenbeleuchtung, usw. In der Fotografie wurde dieses Prinzip bei Spiegelreflexkameras unter anderem als Scharfstellhilfe verwendet. Der Autofokus hat dies ersetzt. Mattscheiben mit Fresnel-Prismen sind nur auf Bestellung erhältlich.

Einsatz in Leuchttürmen

Je nach Ort und Funktion des Lichts gibt es die Fresnel-Linsen in unterschiedlichen Größen, auch bekannt als Auftrag genannt, gemacht.^[1] Die größten Linsen für Leuchttürme sind erster Ordnung und die Größe nimmt allmählich auf die Linsen sechster Ordnung ab. Die größten Objektive mit der größten Reichweite sind in Leuchttürmen an wichtigen Punkten entlang des Seewegs angebracht. Die kleinsten Linsen sind an weniger wichtigen Stellen wie am Ende von Wellenbrecher an den Hafeneinfahrten. Hier spielt die Sichtbarkeit des Lichts auf große Entfernung eine untergeordnete Rolle. Die Höhe der Linsen und der Abstand zur Lichtquelle, die Durchmesser, sind die wichtigsten Faktoren bei der Klassifizierung der Linsen nach Reihenfolge. Die Linsen erster Ordnung sind über 2,4 Meter hoch und die kleinsten etwa 45 Zentimeter.

Exposition

Auch in Kondensatoren zur Beleuchtung großer Objekte, wie z. B. in a Overheadprojektor, Fresnel-Linsen verwendet werden. Obwohl dies Instrumente sind, die ein Bild erzeugen müssen, muss der Kondensor nur das Licht gleichmäßig verteilen und ist nicht an der eigentlichen Abbildung beteiligt; Aus diesem Grund ist die geringere Qualität der Fresnel-Linse hier kein Problem.

Durch die Verwendung der Fresnel-Linse kann ein sehr weicher, breiter und gleichmäßiger Lichtstrahl in Lichtpunkten erzielt werden, indem die Lampe im Brennpunkt der Linse platziert wird. Der harte Lichtstrahl der Lampe (Lichtquelle) wird durch die Fresnel-Linse (divergenter Strahl) auseinandergezogen und gleichmäßig über eine große Fläche verteilt. Dies funktioniert auch mit normalen Objektiven.

Asymmetrisches Design

Für einige Anwendungen, wie z Navigationslichter von Schiffen werden asymmetrische Linsen benötigt, die den Lichtstrahl nur in der horizontalen Ebene parallel zur Wasseroberfläche aufweiten. Solche Lampen haben normalerweise spezifische Öffnungswinkel von beispielsweise 225° (weißes Oberlicht) und 112,5° (rotes Backbordlicht und grünes Steuerbordlicht), manchmal aber auch in alle Richtungen leuchten. Fresnel-Linsen für diese Anwendung haben horizontal und vertikal unterschiedliche Formen. Sie wirken wie eine Zylinderlinse. Die Verteilung der Farben wird durch die Konstruktion des Lampengehäuses erreicht.

Einsatz in Solarzellen

Das Twente Eins, der Sonnenwagen der Universität Twente die an der teilgenommen haben Weltsolar-Challenge 2007 im Australien, war ausgestattet mit Solarzellen mit einer Fresnel-Linse darauf.

Andere

Manchmal ist (ein Teil) einer Fresnel-Linse an der Heckscheibe eines Autos angebracht van abgeklebt, um dem Fahrer eine bessere Sicht auf den Bereich direkt hinter dem Auto zu ermöglichen.

Eine ähnliche Anwendung ist manchmal an einer Supermarktkasse zu sehen, mit der der Kassierer sehen kann, ob noch etwas im Warenkorb des Kunden übrig ist.

Siehe die Kategorie Fresnel-Linsen von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.