Spiegel & Linsen

Ein reelles Bild entsteht dort, wo Lichtstrahlen tatsächlich zusammenlaufen, sodass es auf einen Schirm projiziert werden kann; der Simulator markiert es mit einem durchgehenden grünen Pfeil. Ein virtuelles Bild entsteht dort, wo Strahlen nur scheinbar herzukommen scheinen, hinter der Linse oder dem Spiegel; es kann nicht projiziert werden und wird als gestrichelter gelber Pfeil dargestellt. Mathematisch bedeutet eine positive Bildweite d_i reell, während ein negativer Wert virtuell bedeutet.

Sie verwendet die Linsen- und Spiegelgleichung 1/f = 1/d_o + 1/d_i, umgestellt zu 1/d_i = 1/f - 1/d_o. Sammelnde Elemente erhalten eine positive Brennweite, zerstreuende eine negative Brennweite. Die Vergrößerung ist dann m = -d_i/d_o, und die Bildhöhe ist m mal die Objekthöhe.

Es sind die üblichen Hauptstrahlen, die zur Konstruktion eines Bildes verwendet werden. Der rote Strahl verläuft parallel zur optischen Achse und geht dann durch den Brennpunkt F'. Der grüne Strahl geht ungebrochen durch die Mitte der Linse (oder zur Mitte eines Spiegels). Der blaue Strahl geht durch den nahen Brennpunkt F und verläuft dann parallel zur Achse. Gestrichelte Abschnitte sind virtuelle Verlängerungen, die zur Lokalisierung virtueller Bilder dienen.

Eine Zerstreuungslinse hat eine negative Brennweite, sodass 1/d_i = 1/f - 1/d_o für ein reelles Objekt stets negativ ist. Das macht die Bildweite negativ, was bedeutet, dass das Bild immer virtuell, aufrecht und verkleinert ist. Ein konvexer Spiegel verhält sich genauso, weshalb er für Weitwinkel-Auto- und Ladenspiegel verwendet wird.

Es verwendet die ideale Dünnlinsen-Näherung, die davon ausgeht, dass die Linse unendlich dünn ist und Strahlen nahe der Achse bleiben (paraxialer Bereich). Das macht es zu einem getreuen Lehrmodell, ignoriert aber reale Effekte wie sphärische und chromatische Aberration, Linsendicke und endliche Apertur. Abstände werden in Pixeln statt in physikalischen Einheiten angezeigt, sodass es die Zusammenhänge veranschaulicht, statt eine bestimmte Kamera oder ein Teleskop vorherzusagen.