Hintergrundinformationen: Brennpunkt und Brennweite
Jede Linse hat zwei sogenannte Brennpunkte. Sie befinden sich jeweils auf verschiedenen Seiten der Linse im gleichen Abstand. Dieser Abstand wird als Brennweite f bezeichnet. Die Brennweite ist eine Konstante, die nur von der jeweiligen Linse abhängt. Eine bestimmte Linse hat daher auch eine feste Brennweite.
Abb.:Die beiden Brennpunkte der Linse sind rot markiert. Die Strahlen des einfallenden Lichts werden an der Sammellinse gebrochen. Die ausfallenden Strahlen verlaufen alle durch den Brennpunkt auf der lichtabgewandten Seite der Linse. Die Strahlen des Lichts werden daher in diesem Brennpunkt gebündelt.
Die Bezeichnungen „Brennpunkt“ und „Brennweite“ kommen wohl daher, dass man mit Hilfe einer Sammellinse beispielsweise ein Papier nur durch die Strahlen der Sonne zum Brennen bringen kann, wenn man es genau in den Brennpunkt der Linse hält. Alle einfallenden Sonnenstrahlen werden schließlich in dem Brennpunkt gebündelt, der auf der sonnenabgewandten Seite der Linse liegt. Deshalb wird die gesamte Energie des einfallenden Sonnenlichts in diesem Punkt summiert und es entsteht so viel Hitze, dass das Papier im Brennpunkt der Linse zu brennen beginnt.
Das kannst du ganz leicht selbst ausprobieren. Du benötigst dazu nur eine möglichst starke Lupe (als Sammellinse), ein Blatt Papier und natürlich Sonnenschein! Allerdings braucht man auch etwas Geduld, denn es dauert schon ein paar Minuten, bis sich das Papier in einem Punkt erst einmal beginnt bräunlich zu verfärben. Danach fängt es dann leicht an zu qualmen und erst dann fängt es wirklich zu brennen an. Du wirst vermutlich auch etwas herumprobieren müssen, in welcher Entfernung das Papier zur Linse gehalten werden muss, damit das Experiment klappt. Außer du weißt von deiner speziellen Linse die Brennweite f. Die Brennweite gibt ja den Abstand des Brennpunkts zur Linsenachse an. In diesem Abstand musst du das Papier hinter der Linse halten, damit es möglichst schnell zu brennen beginnt. Du willst ja alle einfallenden Sonnenstrahlen in einem Punkt, eben dem Brennpunkt, auf dem Papier bündeln. Daher muss der Brennpunkt genau auf der Papierebene liegen und nicht davor oder dahinter. Nur dann wird genug Energie, also Wärme, in diesem Punkt gesammelt, dass das Papier zu brennen beginnen kann. Du kannst es aber schon mit bloßem Auge sehen, wenn der Brennpunkt auf dem Papier liegt, denn dann ist ein ganz kleiner heller Lichtpunkt auf dem Papier zu erkennen. Sei aber um Gottes willen vorsichtig und zünde dabei nicht versehentlich irgendetwas anderes an! Also:Das Experiment nicht in der Nähe leicht entzündlicher Dinge, wie z. B. Heuballen, durchführen! Brennendes Papier wirklich wieder gut löschen und nicht etwa einfach in einen Mülleimer werfen, solange das Feuer noch nicht ganz aus ist! Keine dummen Späße damit! Aus dem Alter bist du doch längst heraus.
Auch unachtsam weggeworfene Glasflaschen können unter Umständen als Sammellinsen wirken und bei entsprechender Sonneneinstrahlung und großer Trockenheit beispielsweise einen ganzen Waldbrand auslösen! In unseren Breiten kommt das natürlich relativ selten und wenn dann nur im Hochsommer vor, doch vor allem in Südeuropa ist das echt ein ernst zunehmendes Risiko. Auch du wirst ´mal nach Spanien, Italien, Griechenland oder in irgendein Land in Urlaub fahren, wo es im Sommer sehr heißwird. Dann erinnere dich und vielleicht auch deine Familie an diese Tatsache. Das Selbe gilt natürlich auch, wenn es bei uns zu Hause lange nicht geregnet hat und die ganze Natur völlig ausgetrocknet ist.
Neben Sammellinsen gibt es auch Linsen, die das Licht zerstreuen und nicht bündeln. Mit einer Zerstreuungslinse würde unser kleines Experiment natürlich nicht funktionieren. Die Form einer Zerstreuungslinse ist ganz anders als die einer Sammellinse.
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