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Lexikon der Physik: Kardinalelemente

Kardinalelemente, bei einer Linse oder einem optischen System die Bezeichnung für die Bezugspunkte, -strecken und -ebenen, auf denen sich die mathematische Gesetzmäßigkeit der optischen Abbildung (Abbildung, optische, Abbildungsgleichungen) aufbaut. Die Kardinalelemente werden immer für das ideale fehlerfreie System angegeben und beziehen sich deshalb auf das Paraxialgebiet bzw. auf die unmittelbare Nähe des Bezugs- oder Hauptstrahles. Zu den Kardinalpunkten zählen a) die Brennpunkte, b) die Hauptpunkte und c) die Knotenpunkte. Die den Brennpunkt, Hauptpunkt und Knotenpunkt schneidenden und senkrecht auf der optischen Achse stehenden Kardinalebenen heißen Brennebene, Hauptebene und Knotenebene und sind für die konstruktive Bildfindung wesentlich.

a) Der Brennpunkt ist der Vereinigungspunkt aller achsenparallel einfallenden Strahlen bei Durchgang durch das optische System. Man unterscheidet zwei verschiedene Brennpunkte: Der Bildbrennpunkt ist der zu einem unendlich fernen Bild gehörende Brennpunkt, der Objektbrennpunkt der zu einem unendlich fernen Objekt gehörende Punkt. Bild- und Objektbrennpunkt werden nicht ineinander abgebildet, d.h. sie sind nicht konjugiert. Der Abstand der Objekt- bzw. Bildbrennpunkte von den jeweiligen Hauptpunkten wird als Bild- bzw. Objektbrennweite bezeichnet. Ist im Objekt- und Bildraum das gleiche optische Medium vorhanden, so sind Objekt- und Bildbrennweite gleich groß.

b) Die Lage der Hauptpunkte ist durch die Größe und Richtung der brechenden Flächen und deren Brechzahl gegeben; von ihnen aus wird die Objektweite bzw. die Bildweite und die Objekt- bzw. Bildbrennweite gemessen. Die Hauptpunkte sind zueinander konjugiert, und das Vergrößerungsverhältnis der Abbildung ist gleich Eins. Hauptpunkte die mit gleicher Größe, aber umgekehrter Richtung ineinander abgebildet werden, werden als negative Hauptpunkte bezeichnet. Bei einer Linse, deren theoretische Dicke gleich Null ist, fallen Objekt- und Bildhauptpunkt zusammen. Bei dünnen Linsen, deren Dicke klein im Vergleich mit den Krümmungsradien der Linsenflächen ist, fallen die Hauptpunkte mit den Linsenscheiteln zusammen und der Abstand des Brennpunktes von der Linse entspricht der Brennweite. Als Objekt- und Bildweite bezeichnet man die Abstände des Objekt- und Bildpunktes von dem zugehörigen Objekt- und Bildhauptpunkt.

c) Als Knotenpunkte bezeichnet man diejenigen Punkte einer Linse, in denen ein von einem Punkt seitlich der optischen Achse ausgehender Objektstrahl und der zu ihm konjungierte Bildstrahl gleiche Winkel mit der Achse einschließen, d.h. beide die gleiche Richtung besitzen. Befindet sich auf beiden Seiten der Linse das gleiche Medium, so fallen die Knotenpunkte mit den Hauptpunkten zusammen.

Als weiteres Kardinalelement gilt die Schnittweite, die den Abstand des Objekt- bzw. Bildpunktes vom zugehörigen mechanischen Scheitelpunkt der jeweiligen Linsenfläche angibt.



Kardinalelemente: H: Brenn- bzw. Knotenpunkt, O: Objekthauptpunkt, B: Bildhauptpunkt, O1: Objektpunkt, B1: Bildpunkt, F, F': Brennpunkte.

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Markus Aspelmeyer, München [MA1] (A) (20)
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Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
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Markus Aspelmeyer, München [MA1] (A) (20)
Dr. Katja Bammel, Cagliari, I [KB2] (A) (13)
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Steffen Bauer, Karlsruhe [SB2] (A) (20, 22)
Dr. Günther Beikert, Viernheim [GB1] (A) (04, 10, 25)
Prof. Dr. Hans Berckhemer, Frankfurt [HB1] (A, B) (29; Essay Seismologie)
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Prof. Dr. Helmut Bokemeyer, Darmstadt [HB2] (A, B) (18)
Dr. Thomas Bührke, Leimen [TB] (A) (32)
Jochen Büttner, Berlin [JB] (A) (02)
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Prof. Dr. Martin Dressel, Stuttgart (A) (Essay Spindichtewellen)
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Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Wien [FE] (A) (27)
Dr. Roger Erb, Kassel [RE1] (A) (33)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmern [AFM] (A) (16, 26)
Stephan Fichtner, Heidelberg [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Freiburg [TF3] (A) (10, 15)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Hannover [CF] (A) (07)
Frank Gabler, Frankfurt [FG1] (A) (22)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
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Dr. Michael Gerding, Potsdam [MG2] (A) (13)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
Gunther Hadwich, München [GH] (A) (20)
Dr. Andreas Heilmann, Halle [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
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Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
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Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
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Dr. Andreas Markwitz, Lower Hutt, NZ [AM1] (A) (21)
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Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Dr. Rudi Michalak, Dresden [RM1] (A) (23; Essay Tieftemperaturphysik)
Günter Milde, Dresden [GM1] (A) (12)
Helmut Milde, Dresden [HM1] (A) (09)
Marita Milde, Dresden [MM2] (A) (12)
Prof. Dr. Andreas Müller, Trier [AM2] (A) (33)
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Dr. Nikolaus Nestle, Leipzig [NN] (A, B) (05, 20)
Dr. Thomas Otto, Genf [TO] (A) (06)
Priv.-Doz. Dr. Ulrich Parlitz, Göttingen [UP1] (A) (11)
Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexico [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, München [RAP] (A) (14)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Dr. Max Rauner, Weinheim [MR3] (A) (15)
Robert Raussendorf, München [RR1] (A) (19)
Ingrid Reiser, Manhattan, USA [IR] (A) (16)
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Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
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Hans-Jörg Rutsch, Walldorf [HJR] (A) (29)
Rolf Sauermost, Waldkirch [RS1] (A) (02)
Matthias Schemmel, Berlin [MS4] (A) (02)
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Dr. Martin Schön, Konstanz [MS] (A) (14; Essay Spezielle Relativitätstheorie)
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