Optik und Keplersche Gesetze: Unterschied zwischen den Seiten

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Die '''Optik''' (von {{ELSalt|ὀπτικός}} ''optikós'' „zum Sehen gehörend“) ist jenes Teilgebiet der [[Physik]], das die [[Raum|räumliche]] Ausbreitung des [[Licht]]s und seine Wechselwirkungen mit der [[Materie]] und insbesondere auch die Gesetzmäßigkeiten [[#Optische Abbildung|optischer Abbildungen]] untersucht.
Die drei '''Keplerschen Gesetze''' beschreiben [[Mathematik|mathematisch]] die Gesetzmäßigkeiten, nach denen sich die [[Planeten]] um die [[Sonne]] bewegen. Sie wurden in den Jahren von [[Wikipedia:1609|1609]] bis [[Wikipedia:1618|1618]] von [[Johannes Kepler]] (1571-1630) entdeckt und erforscht. Kepler selbst bezeichnete sie allerdings niemals als „Gesetze“, vielmehr waren sie ihm Ausdruck der [[Weltharmonie]], nach der [[Gott]] die Welt erschaffen hatte.


== Geometrische Optik ==
[[Kategorie:Naturwissenschaft]] [[Kategorie:Astronomie]] [[Kategorie:Physik]] [[Kategorie:Astrophysik]]
[[Datei:GA320 067.gif|mini|250px|Weg des Lichtes durch eine Zerstreuungslinse (Zeichnung aus [[GA 320]], S. 67)]]
[[Datei:Sammellinse Skizze.png|miniatur|250px|Erzeugung eines reellen Bildes mittels einer Konvexlinse.]]
[[Datei:Lochkamera prinzip.jpg|mini|250px|Funktionsweise einer Lochkamera]]
[[Datei:Virtuelles_Bild_Spiegel.png|miniatur|250px|Erzeugung eines '''virtuellen Bildes''' durch einen ebenen Spiegel.]]
 
Die '''geometrische Optik''' beschreibt den Weg des Lichtes in einem ''optischen System'', das aus ''optischen Linsen'', ''Spiegeln'', ''Blenden'' usw. besteht, auf rein [[Geometrie|geometrische]] Weise, wobei man sich des idealisierten [[Modell]]s eindimensionaler '''Lichtstrahlen''' bedient. In der [[Realität]] hat man es hingegen stets mit dreidimensionalen '''Lichtzylindern''' oder '''Lichtkegeln''' zu tun.
 
{{GZ|Man muß sich klar
sein, wenn man das, was durch das Licht erscheint, mit Linien verfolgt,
daß man da eigentlich nur etwas hinzuzeichnet, was mit dem Lichte
nichts zu tun hat. Wenn ich hier die Linien zeichne, dann zeichne ich
bloß die Grenzen des Lichtzylinders. Dieser Lichtzylinder wird durch
diese Öffnung bewirkt. Ich zeichne also gar nichts, was mit dem Licht
zu tun hat, sondern nur etwas, was hervorgerufen wird dadurch, daß
das Licht durch den Spalt durchgeht. Und wenn ich hier sage: In dieser
Richtung bewegt sich das Licht, so hat das wiederum mit dem
Lichte nichts zu tun; denn würde ich die Lichtquelle hinaufschieben,
so würde sich eben das Licht, wenn es durch den Spalt fallen würde,
so bewegen, und ich müßte diese Pfeilrichtung so zeichnen. Das alles
hätte mit dem Lichte als solchem nichts zu tun. Dieses Zeichnen von
Linien in das Licht hinein ist man gewohnt worden, und dadurch ist
man allmählich darauf gekommen, von den Lichtstrahlen zu reden.
Man hat es nirgends mit Lichtstrahlen zu tun; man hat es zu tun mit
einem Lichtkegel, der hervorgerufen ist durch einen Spalt, durch den
man das Licht dringen läßt, man hat es zu tun mit einer Verbreiterung
des Lichtkegels, und man muß sagen: Irgendwie muß die Verbreiterung
des Lichtkegels zusammenhängen mit dem geringeren Weg hier
in der Mitte, den das Licht macht, als hier am Rande. Durch den geringeren
Weg hier in der Mitte behält es mehr Kraft, durch den längeren
Weg am Rande wird ihm mehr Kraft genommen. Das schwächere
Licht am Rande wird gedrückt durch das stärkere Licht in der Mitte,
und es wird der Lichtkegel verbreitert. Das ist, was Sie ablesen können.|320|68f}}
 
[[Mathematik|Mathematisch]] kann die ''geometrische Optik'' als Grenzfall der ''Wellenoptik'' für verschwindend kleine [[Wellenlänge]]n angesehen werden.
 
=== Optische Abbildung ===
 
Eine '''optische Abbildung''' erzeugt mittels eines optischen Systems (Linsen, Spiegel, Blenden mit punktförmiger Öffnung) ein ''reelles'' oder ''virtuelles'', gegebenenfalls vergrößertes, verkleinertes oder geometrisch verzerrtes [[Abbild]] eines beleuchteten [[Gegenstand]]s. Da ein '''reeles Bild''' anders als eine '''virtuelles Bild''' tatsächlich Licht aussendet, kann es auch auf einem ''Schirm'' aufgefangen werden. So erzeugt etwa eine simple '''Lochkamera''' ('''camera obskura''') ein auf den Kopf gestelltes ''reelles Bild'', das umso schärfer erscheint, je kleiner die Blendenöffnung ist. Bei einem virtuellen Bild, wie es etwa ein ebener Spiegel erzeugt, „verlängert“ unser [[Wahrnehmung]]svermögen das Lichtbündel nach rückwärts hinter den Spiegel.
 
== Wellenoptik ==
[[Datei:Newton rings.jpg|miniatur|250px|Newtonsche Ringe, die durch Interferenz zwischen zwei nahezu planen Flächen aufeinander liegender Linsen entstehen.]]
Die [[physik]]alische '''Wellenoptik''' fasst das Licht als [[elektromagnetische Welle]] auf und beschreibt dadurch optische Phänomene wie die [[Interferenz]], [[Beugung]] und [[Polarisation]], die durch die geometrische Optik nicht behandelt werden können.
 
{{GZ|Man hat früher angenommen, man wisse, was hinter den Lichtund
Farbenerscheinungen sei: Schwingungen, Undulationen im elastischen
Äther. Jetzt ist es dahin gekommen dadurch, daß man die Wechselwirkungen
zwischen Licht und Elektrizität kennengelernt hat, daß
man das, was da eigentlich schwingt, als Elektrizität ansehen muß, als
fortstrahlende Elektrizität - bitte fassen Sie die Sache ganz genau! Das
Licht, die Farben will man erklären. Diese führt man zurück auf
schwingenden Äther. Da geht etwas durch den Raum. Jetzt glaubte
man, man hätte gewußt, was das Licht eigentlich ist - Schwingungen
des elastischen Äthers. Jetzt kam man in die Notwendigkeit zu sagen:
Was aber die Schwingungen des elastischen Äthers sind, sind elektrisch-
magnetische Strömungen. Nun weiß man sogar genauer als
früher, was das Licht ist. Es sind elektrisch-magnetische Strömungen,
nur weiß man nicht, was diese elektrisch-magnetischen Strömungen
sind. Man hat also den schönen Weg gemacht, eine Hypothese anzunehmen,
das Sinnliche durch das unbekannte Übersinnliche des
undulierenden Äthers zu erklären. Man ist nach und nach gezwungen
worden, dieses Übersinnliche wiederum auf ein Sinnliches zurückzuführen,
aber sich zu gleicher Zeit zu gestehen, daß man nicht weiß,
was das nun ist. Es ist in der Tat ein höchst interessanter Weg, der da
beschritten worden ist von einem hypothetischen Suchen eines Unbekannten
zu dem Erklären dieses Unbekannten durch ein anderes Unbekanntes.
Der Physiker [[Wikipedia:Gustav Robert Kirchhoff|Kirchhoff]] hat sich eigentlich entsetzt gesagt:
Wenn diese neueren Erscheinungen notwendig machen, daß man an
den Äther mit seinen Schwingungen nicht mehr glauben kann, dann
ist das kein Vorteil für die Physik, und ''[[Wikipedia:Hermann von Helmholtz|Helmholtz]]'' zum Beispiel, als
er diese Erscheinungen kennenlernte, der sagte: Gut, man kommt
natürlich nicht darüber hinweg, das Licht als eine Art elektrisch-magnetischer
Strahlung zu betrachten. Dann muß man halt diese wieder
zurückführen auf die Schwingungen des elastischen Äthers. Zuletzt
wird es doch so kommen. - Das Wesentliche ist, daß man eine
ehrliche Undulationserscheinung, das Schwingen der Luft, wenn wir
Töne wahrnehmen, rein analogisch übertragen hat in ein Gebiet hinein,
in dem die ganze Annahme eben durchaus eine hypothetische ist.|320|117f}}
 
== Literatur ==
#Rudolf Steiner: ''Geisteswissenschaftliche Impulse zur Entwickelung der Physik, I'', [[GA 320]] (2000), ISBN 3-7274-3200-4 {{Vorträge|320}}
 
{{GA}}
 
[[Kategorie:Physik nach Fachgebiet]] [[Kategorie:Physikalisches Fachgebiet]]

Version vom 9. September 2015, 14:21 Uhr

Die drei Keplerschen Gesetze beschreiben mathematisch die Gesetzmäßigkeiten, nach denen sich die Planeten um die Sonne bewegen. Sie wurden in den Jahren von 1609 bis 1618 von Johannes Kepler (1571-1630) entdeckt und erforscht. Kepler selbst bezeichnete sie allerdings niemals als „Gesetze“, vielmehr waren sie ihm Ausdruck der Weltharmonie, nach der Gott die Welt erschaffen hatte.