Fokus

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Dieser Artikel behandelt den Fokus in der geometrischen Optik. Für weitere Bedeutungen siehe Focus (Begriffsklärung).

Als Fokus oder Brennpunkt einer optischen Linse, eines Hohlspiegels oder eines Antennen-Reflektors wird in der geometrischen Optik der Ort bezeichnet, in dem parallel zur optischen Achse einfallende Lichtstrahlen durch das optische Element gebündelt werden.

Parallel einfallende Strahlung wird von einer Sammellinse im Abstand f (Brennweite, Fokus) konzentriert.

Bei einer Parabel werden parallel einfallende Strahlungen im Fokus gebündelt.

Es gilt auch die Umkehrung. Strahlen, die vom Fokus eines optischen Elements ausgehen, werden von diesem so gebrochen oder reflektiert, dass sie anschließend parallel zu einander und zur optischen Achse verlaufen.

Der Fokus befindet sich auf der optischen Achse in einem definierten Abstand, der Brennweite, von der Hauptebene des optischen Systems. Er ist also eine Eigenschaft des optischen Systems und nicht abhängig von der Aufnahmesituation, insbesondere nicht von der vorgenommenen Fokussierung.

Allerdings gibt es Linsensysteme, deren Brennweite (und also deren Fokus) sich durch Verschiebung der Linsen gegeneinander verändern lässt (Zoomobjektive).

Je nach Ausführung der Linse bzw. des Spiegels gelingt die Vereinigung der Strahlen mehr oder weniger vollkommen (siehe auch: Abbildungsfehler). Weil sich die Lichtstrahlen nicht perfekt in einem Punkt treffen, ist der Begriff Brennpunkt nicht ganz korrekt.

All das gilt nicht nur für den sichtbaren Spektralbereich, der im Bereich von 400nm bis 700nm liegt; auch ultraviolette oder Wärmestrahlung kann durch Linsen oder Spiegel in einem Fokus (Brennpunkt) gebündelt werden. Wird mit einem Brennglas (siehe auch: Lupe) Sonnenlicht gesammelt, ist eine sehr hohe Energiedichte erreichbar. Diese reicht aus, um Papier, Holzspäne oder andere brennbare Materialien zu entzünden (von daher resultiert auch der Name Brennpunkt; nicht im sichtbaren Spektralbereich liegendes Licht wird im Fokus gebündelt und mag gegebenenfalls energetisch bedingt dazu in der Lage sein, das Papier wie oben erwähnt zu entzünden). Zur Anwendung - mittels eines Hohlspiegels - kommt der Brennpunkt auch bei Sonnenwärmekraftwerk oder einfachen Konstruktionen als Kochstellen für Gebiete ohne entsprechendes Brennmaterial und ausreichender Sonnenstrahlung (Tropen). Eine unbeabsichtigte Wirkung ist die Brandgefahr durch entsprechend geformte Glasteile in Trockengebieten.

Laserstrahlen werden mit Linsen fokussiert, um sie zur Materialbearbeitung nutzen zu können. Je nach Bearbeitungsverfahren (Bohren, Schneiden, Schweißen, Härten, Gravieren) liegt der Fokus im, auf oder über dem Material.