Geometrische Optik

In der Geometrischen Optik wird das Verhalten von Licht mithilfe des Modells der Lichtstrahlen dargestellt. Das bedeutet, dass die Ausbreitung des Lichts durch Geraden, den sogenannten Lichtstrahlen beschrieben wird. Diese werden Gebrochen, also abgelenkt, oder Reflektiert. Dabei werden aber einige Eigenschaften wie z.B. die Wellenlänge und Frequenz des Lichts vernachlässigt. Die geometrische Optik dient hervorragend zur Beschreibung von Lichtwegen durch Linsen, in Interferometern, für die Reflexion an Spiegel etc. In der Geometrischen Optik gelten:

• Das Fermatsche Prinzip
• In optisch homogenen Medien sind Lichtstrahlen immer Geraden.
• Die Richtung der Lichtausbreitung ist nicht von Bedeutung.
• Lichtstrahlen, also Geraden, die sich kreuzen, beeinflussen einander nicht.
• An der Grenzfläche zwischen zwei Medien werden Lichtstrahlen gebrochen und reflektiert. Dabei gelten das Reflexionsgesetz und das Brechungsgesetz nach Snellius.

Bezeichnungen an einer dünnen Linse. Von Anastasius zwerg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1517257

Mithilfe der geometrischen Optik können also die Reflexion und Brechung beschrieben werden. Zur Erklärung anderer Phänomene wie Beugung, Interferenz, Polarisation und Streuung muss auf andere Modelle des Lichts zurückgegriffen werden.

Die geometrische Optik darf also nur angwendet werden, wenn die Wellenlänge des Lichts sehr groß ist gegenüber einem Beugungsobjekt (z.B. ein Spalt, eine Halterung einer Linse..), sodass keine Beugungseffeke auftreten.

Weitere Anwendungsbeispiele zu geometrischer Optik sind unter Linsen zu finden.