Heidelberg 2022 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 19: neue Konzepte – Physikunterricht

DD 19.4: Vortrag

Montag, 21. März 2022, 16:30–16:50, DD-H11

Bilder der Kugellinse — •Thomas Quick und Johannes Grebe-Ellis — Bergische Universität Wuppertal

Regentropfen, Trinkgläser oder durchsichtige Vasen zeigen vielfältige Linsenphänomene, die sich als Kontexte der geometrischen Optik eignen. Aus der Perspektive des Physikunterrichts sind alltägliche Linsenerscheinungen allerdings problematisch, denn die beobachtbaren Phänomene erfüllen zum größten Teil gerade nicht die paraxiale Approximation, die man üblicherweise zur Behandlung von dünnen Linsen und der Bildformation für die möglichst fehlerfreie Abbildung in technischen Werkzeugen heranzieht. Eine Reihe von Erscheinungen wie z.B. Kaustiken, Bildverzerrungen oder Mehrfachabbildungen, die für Schülerinnen und Schüler motivierend und interessant sein könnten, liegen außerhalb des Beschreibungsrahmens der paraxialen Näherung und werden üblicherweise als Bildfehler angesprochen. Am Beispiel der Kugellinse zeigen wir, wie sich die Bedingungen der Bildentstehung im optischen Gesamtraum explorativ so erkunden lassen, dass einerseits auch komplexe Linsenphänomene abseits der optischen Achse einer systematischen Untersuchung zugänglich sind und sich andererseits die einschränkenden Annahmen der paraxialen Näherung schließlich als Spezialfall ergeben. Als geeignetes Untersuchungsobjekt erweist sich dabei die virtuelle Kaustik, die das Transformationsverhalten optischer Bilder regelt.