Optik Rechner

Umfassende Sammlung optisch Berechnungen für Optik, Licht, Farben und mehr

Geometrische Optik

Brechungswinkel
Lichtbrechung an Grenzflächen nach dem Snellschen Brechungsgesetz
Prisma-Ablenkung
Richtungsänderung von Licht durch ein Prisma
Totalreflexion
Berechnung von Grenzwinkel und Totalreflexion
Linsengleichung
Brennweite, Gegenstandsweite und Bildweite
Spiegelgleichung
für konkave und konvexe Spiegel
Vergrößerung
Lineare Vergrößerung mit V = s'/s oder V = f/(f-s)
Brechkraft
Brechkraft in Dioptrien mit D = 1/f

Wellenoptik

Gittergleichung
Beugungsmaxima mit d·sin(θ)=m·λ
Beugung
Einfachspalt mit a·sin(θ) = m·λ
Doppelspalt-Beugung
Hauptmaxima mit d·sin(θ) = m·λ
Interferenz
Gangunterschied mit Δ = 2t·cos(θ)
Brechungsindex
Lichtgeschwindigkeit in Medien mit n = c/v

Photometrie & Radiometrie

Lichtstrom
Lichtstrom Φ in Lumen aus Lichtstärke und Raumwinkel
Beleuchtungsstärke
Lux-Berechnung mit E = Φ/A oder E = I/r²
Leuchtdichte
Leuchtdichte mit L = I/A in cd/m²
Helligkeit vs. Entfernung
Inverse-Quadrat-Gesetz mit E = I/r²

Farben & Spektrum

Wellenlänge
Umrechnung zwischen λ und f mit f = c/λ
Photonenenergie
Energie von Photonen mit E = h·f
Farbtemperatur
Wiensches Gesetz mit λmax·T = b

Optische Instrumente

Teleskop-Vergrößerung
Vergrößerung mit V = f_ob/f_ok
Mikroskop-Vergrößerung
Vergrößerung mit V = (L/250)·(f_ob/f_ok)
Numerische Apertur
NA-Berechnung mit NA = n·sin(α)
Auflösungsvermögen
Rayleigh-Kriterium mit θ = 1,22·λ/D

Über Physik

Die Physik ist die Wissenschaft von der Natur und beschreibt die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten des Universums. Physikalische Berechnungen bilden die Grundlage für:

  • Maschinenbau - Kraftberechnungen
  • Elektrotechnik - Energieumwandlung
  • Fahrzeugtechnik - Bewegungsanalyse
  • Bauingenieurwesen - Statik
  • Luft- und Raumfahrt - Aerodynamik
  • Medizintechnik - Biomechanik
Fundamentale physikalische Gesetze
Newton'sche Gesetze
F = ma
F₁₂ = -F₂₁
Energieerhaltung
E_kin + E_pot = const
W = ΔE
Thermodynamik
ΔU = Q - W
PV = nRT
Wellenphysik
v = fλ
n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂
Tipp: Verwenden Sie dimensionale Analyse zur Überprüfung Ihrer Berechnungen. Kraft hat die Dimension [MLT⁻²], Energie [ML²T⁻²], und Leistung [ML²T⁻³].

Praktische Anwendungsbeispiele

Maschinenbau
  • Kraftberechnung: Auslegung von Bauteilen
  • Getriebe: Übersetzungsverhältnisse
  • Wirkungsgrad: Effizienzoptimierung
Fahrzeugtechnik
  • Beschleunigung: Motorleistung
  • Bremsweg: Sicherheitsberechnungen
  • Kraftstoffverbrauch: Energieeffizienz
Bautechnik
  • Statik: Tragwerksberechnung
  • Dynamik: Schwingungsanalyse
  • Materialprüfung: Festigkeitslehre
Energietechnik
  • Wärmekraftmaschinen: Effizienz
  • Windkraft: Leistungsberechnung
  • Solartechnik: Energieausbeute
Schnellreferenz
F = ma
Kraft
E = ½mv²
Energie
v = s/t
Geschwindigkeit
P = W/t
Leistung
p = F/A
Druck