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Optik: Vergrößerung und Abbildungsmaßstab Lupe
Lass uns die Frage nach der richtigen Position eines Objekts vor einer Lupe und dem entsprechenden Vergrößerungswert durchgehen.
Zu deiner Frage: Der Abbildungsmaßstab \(V\) einer Lupe wird üblicherweise nicht als das Verhältnis von Bildgröße \(a\) zu Objektgröße \(a_0\) (diese Formel, die du angibst, entspricht nicht den gängigen Definitionen und scheint verwirrend) definiert, sondern anhand der Sehwinkel mit und ohne Lupe.
Für optische Geräte wie Linsen und Lupen wird die Vergrößerung oft als das Verhältnis der Größe eines Bildes zu der Größe des tatsächlichen Objekts beschrieben oder als das Verhältnis des Sehwinkels mit dem optischen Gerät (\(\theta\)) zu dem ohne (\(\theta_0\)).
Für die Lupe gilt speziell: die Vergrößerung ist direkter definiert als das Verhältnis der scheinbaren Größe eines Objekts, gesehen durch die Lupe, zur Größe, gesehen mit dem bloßen Auge.
Vergrößerung einer Lupe:
Die Vergrößerung (\(V\)) einer Lupe wird berechnet mit der Formel:
\(
V = \frac{250mm}{f}
\)
wo \(f\) die Brennweite der Lupe in Millimetern ist, und 250 mm entspricht der durchschnittlichen deutlichen Sehweite eines menschlichen Auges.
Position des Objekts für maximale Vergrößerung:
Für die maximale Vergrößerung solltest du das Objekt knapp innerhalb des Brennpunkts der Lupe platzieren. Indem das Objekt innerhalb der Brennweite positioniert wird, entsteht ein virtuelles, aufrechtes und vergrößertes Bild des Objekts, welches vom Auge betrachtet wird.
Falsch ist die Annahme, dass \(V = a/a_0\) und dass die Plazierung im Brennpunkt für die entsprechende Vergrößerung notwendig ist. Tatsächlich, wenn das Objekt genau im Brennpunkt platziert wäre, würde das Bild ins Unendliche projiziert, und das Auge könnte es nicht fokussieren.
Beispiel für Vergrößerung:
Wenn die Brennweite einer Lupe 50mm beträgt, dann berechnet sich die Vergrößerung wie folgt:
\(
V = \frac{250mm}{50mm} = 5
\)
Das bedeutet, das Bild erscheint 5 Mal größer durch die Lupe, als wenn man es mit bloßem Auge aus einer Entfernung von 250mm betrachten würde.
Zusammenfassend, die Vergrößerung wird maximal, wenn das Objekt knapp innerhalb der Brennweite der Lupe platziert wird, nicht genau im Brennpunkt. Die Vergrößerung (\(V\)) ergibt sich dann aus dem Verhältnis der deutlichen Sehweite (250mm) zur Brennweite der Lupe (\(f\)).
