Fokus

Als Fokus oder Brennpunkt einer optischen Linse, eines Hohlspiegels oder eines Antennenreflektors 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 Strahlen 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, die dann meist von nicht parallel einfallenden Strahlen ausgeht. Es gibt aber auch Linsensysteme, bei denen die Brennweite durch das Verschieben von Linsen bzw. Linsengruppen gegeneinander geändert werden kann (Zoomobjektive).

Je nach Ausführung der Linse bzw. des Spiegels gelingt die Vereinigung der Strahlen mehr oder weniger vollkommen (siehe auch: Abbildungsfehler). Insbesondere vereinigen Sammellinsen und Hohlspiegel mit sphärischer Oberfläche die einfallende Lichtstrahlen nur näherungsweise im geometrischen Brennpunkt (sphärische Aberration). Dies liegt daran, dass die ideale Oberfläche zur Konzentration paralleler Lichtstrahlen eine Parabel ist (siehe Zeichnung).

All das gilt nicht nur für den sichtbaren Spektralbereich, der im Bereich von 400 bis 700 nm 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 beispielsweise aus, um Papier, Holzspäne oder andere brennbare Materialien zu entzünden (von daher auch der Name Brennpunkt). Zur Anwendung - mittels eines Hohlspiegels - kommt der Brennpunkt auch bei Sonnenwärmekraftwerken 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.

Siehe auch

 Wiktionary: Fokus – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Linsengleichung, Gegenstandsweite, Bildweite, Auge
• Autofokus