Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler: Aufgaben mit Lösungen : mit 194 Aufgaben und Lösungen sowie 132 Abbildungen
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New Title: | Martin, Rolf Optik in Ingenieur- und Naturwissenschaften |
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Main Author: | |
Format: | Book |
Language: | German |
Published: |
München
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag
[2018]
|
Subjects: | |
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Item Description: | Ergänzung zum Lehrbuch "Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler" / von E. Hering und R. Martin, 2017 |
Physical Description: | 233 Seiten Diagramme 24 cm |
ISBN: | 9783446456600 3446456600 |
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785 | 0 | 0 | |i Fortgesetzt durch |a Martin, Rolf |t Optik in Ingenieur- und Naturwissenschaften |b 2., aktualisierte und erweiterte Auflage |d 2023 |
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ZUM GELEIT
TEIL F A UFGABEN
H
EINLEITUNG...................................................................................................
25
1.1
LICHTWELLENLAENGEN.............................................................................................
25
1.2
WELLENEIGENSCHAFTEN.........................................................................................25
Q GEOMETRISCHE O
PTIK................................................................................
27
2.1 LICHTSTRAHLEN, OPTISCHE
ABBILDUNG....................................................................27
2.2 FERMAT*SCHES
PRINZIP.........................................................................................27
2.3 REFLEXION VON
LICHTSTRAHLEN...............................................................................
27
2.3.1 REFLEXIONSGESETZ AUS FERMAT*SCHEM
PRINZIP........................................27
2.3.2
WINKELSPIEGEL.......................................................................................27
2.3.3 ROTIERENDE FLUESSIGKEIT ALS PARABOLSPIEGEL
...........................................
28
2.3.4 KONSTRUKTIVE VERFOLGUNG EINES SCHIEFEN STRAHLS BEI EINEM SPIEGEL
.. 28
2.3.5 ABBILDUNG EINES WEIT ENTFERNTEN GEGENSTANDS DURCH EINEN
HOHLSPIEGEL..........................................................................................
28
2.3.6 NEWTON*SCHE ABBILDUNGSGLEICHUNG BEIM HOHLSPIEGEL
........................
29
2.3.7 ABBILDUNG DURCH HOHL- UND WOELBSPIEGEL
.............................................
29
2.3.8 VERGROESSERUNG EINES
KOSMETIKSPIEGELS................................................. 29
2.4 BRECHUNG DES LICHTS
.
..........................................................................................30
2.4.1 BRECHUNGSGESETZ AUS FERMAT*SCHEM PRINZIP
.......................................
30
2.4.2 CODENUMMERN OPTISCHER GLAESER
..........................................................
30
2.4.3 BRECHUNG AN EINEM GLASWUERFEL
............................................................
30
2.4.4 BRECHUNG UND TOTALREFLEXION AN EINEM
PRISMA....................................30
2.4.5 BRECHZAHLBESTIMMUNG
.........................................................................
31
2.4.6 NUMERISCHE APERTUR EINER
GLASFASER...................................................31
2.4.7 MINIMALER ABLENKWINKEL AM PRISM
A...................................................31
2.5 BRECHUNG AN GEKRUEMMTEN
FLAECHEN....................................................................31
2.5.1 KARTESISCHES
OVALOID.............................................................................
31
2.5.2 VERGLEICH KARTESISCHES OVALOID UND
KUGELFLAECHE................................32
2.5.3 STABLINSE MIT ABBE*SCHER
INVARIANTE.....................................................32
2.5.4 KUGELLINSE MIT ABBE*SCHER
INVARIANTE................................................... 33
2.5.5 KUGELFOERMIGES
AQUARIUM......................................................................
33
2.6 ABBILDUNG DURCH L
INSEN...................................................................................
33
2.6.1 LINSE AN LUFT UND
WASSER......................................................................
33
2.6.2 BRENNWEITE IN ABHAENGIGKEIT VOM UMGEBENDEN
MEDIUM.....................33
2.6.3
LINSENSCHLEIFERGLEICHUNG......................................................................
33
2.6.4
LINSENSCHLEIFERGLEICHUNG......................................................................
34
2.6.5 BESSEL-VERFAHREN ZUR BRENNWEITENBESTIMMUNG
..................................
34
2.6.6 ABBILDUNGSFAELLE BEI EINER SAMMELLINSE
...............................................
34
2.6.7 ABBILDUNGSFAELLE BEI EINER
ZERSTREUUNGSLINSE........................................34
2.6.8 ABBILDUNG EINES WEIT ENTFERNTEN GEGENSTANDES
..................................
35
2.6.9 LINSENSYSTEM MIT DREI LINSEN
..............................................................
35
2.6.10 DICKE LINSE, FERMAT*SCHES
PRINZIP.......................................................35
2.6.11 ABBILDUNG DURCH EINE DICKE
PLANKONVEXLINSE......................................36
2.6.12 BRENNWEITE EINER DICKEN PLANKONVEXLINSE
...........................................
36
2.6.13 BRENNWEITE UND HAUPTEBENEN EINER DICKEN MENISKUSLINSE
.................
36
2.6.14 BRECHKRAFT EINER DICKEN BIKONVEXLINSE
.................................................
36
2.6.15
STABLINSE.................................................................................................36
2.6.16 ANAMORPHOTISCHE ABBILDUNG
................................................................
37
2.6.17 LINSENSYSTEM AUS ZWEI SAMMELLINSEN
.................................................
37
2.6.18 LINSENSYSTEM AUS SAMMEL- UND ZERSTREUUNGSLINSE
............................
37
2.6.19
ACHROMAT...............................................................................................38
2.7 MATRIXMETHODEN DER GAUSS*SCHEN
OPTIK..............................................................38
2.7.1 LASERSCHNEIDKOPF
.................................................................................
38
2.7.2 DREILINSIGES SYSTEM
..............................................................................39
2.7.3
SYSTEMMATRIX.......................................................................................
39
2.7.4 KOLLIMATION MIT
GRIN-LINSE..................................................................
40
2.7.5 ABBILDUNG MIT
GRIN-LINSE....................................................................
40
2.7.6 UNTERWASSERLAMPE
...............................................................................
40
2.7.7 DUENNE LINSE IN VERSCHIEDENEN M EDIEN
...............................................
41
2.7.8 KOMBINATION AUS ZERSTREUUNGSLINSE UND HOHLSPIEGEL
........................
41
2.8
STRAHLBEGRENZUNGEN..........................................................................................
41
2.8.1
PUPILLEN.................................................................................................41
2.8.2 PUPILLENLAGEN UND
OEFFNUNGSWINKEL.......................................................41
2.8.3 PUPILLEN UND OEFFNUNGSWINKEL EINES SYSTEMS
.......................................
42
2.8.4
LUKEN....................................................................................................
42
2.8.5 LUKEN UND PUPILLEN
...............................................................................
42
2.8.6 FERNROHR MIT FELDBLENDE UND FELDLINSE
...............................................
42
2.9
ABBILDUNGSFEHLER...............................................................................................43
2.9.1
FEHLERARTEN...........................................................................................43
2.9.2
FARBFEHLER...............................................................................................43
2.9.3 LINSENANORDNUNG FUER MINIMALEN
OEFFNUNGSFEHLER................................43
2.9.4 LINSE BESTER
FORM.................................................................................
43
2.9.5 REDUKTION DER KOMA
.............................................................................
43
2.9.6 BESEITIGUNG DES ASTIGMATISMUS
..........................................................
44
2.9.7 ACHROMATISCHES
DUBLETT........................................................................44
2.10 OPTISCHE
INSTRUMENTE....................................................................................
44
2.10.1 AUGENMODELL MIT
MATRIZENMETHODEN...................................................44
2.10.2 AKKOMODATION DER AUGENLINSE
............................................................
45
2.10.3 KORREKTUR DER KURZSICHTIGKEIT MIT
KONTAKTLINSE..................................45
2.10.4 LUPENVERGROESSERUNG
.............................................................................
46
2.10.5
HUYGENS-OKULAR...................................................................................
46
2.10.6
MIKROSKOPVERGROESSERUNG........................................................................46
2.10.7 FOERDERLICHE VERGROESSERUNG EINES MIKROSKOPS
.......................................
46
2.10.8 ASTRONOMISCHES
FERNROHR......................................................................47
2.10.9 GALILEI*SCHES
FERNROHR..........................................................................47
2.10.10 AUFLOESUNGSVERMOEGEN EINER DIGITALKAMERA
...........................................
47
2.10.11 SCHAERFENTIEFE BEI
NAHAUFNAHMEN.........................................................48
0 RADIO- UND FOTOM
ETRIE.............................................................
..
............
49
3.1 STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE GROESSEN,
RADIOMETRIE.................................................49
3.1.1 KOLLIMATIONSAUSBEUTE BEI KUGELSTRAHLER
...............................................
49
3.1.2 KOLLIMATIONSAUSBEUTE BEI LAMBERT-STRAHLER
.........................................
49
3.1.3 ABSTRAHLUNG EINER
LED..........................................................................50
3.1.4 EBENE FLAECHE STRAHLT AUF
DETEKTOR.........................................................50
3.1.5 STRAHLDICHTE EINER DIFFUS REFLEKTIERENDEN
FLAECHE..................................51
3.1.6 WIEN*SCHES
VERSCHIEBUNGSGESETZ.........................................................51
3.1.7
STEFAN-BOLTZMANN-GESETZ......................................................................
51
3.1.8
LICHTLEITWERT...........................................................................................51
3.2 ERFASSEN UND TRANSFER DER STRAHLUNG VON LAMPEN
...........................................
52
3.2.1
KENNGROESSEN...........................................................................................52
3.2.2
ULBRICHTKUGEL.........................................................................................52
3.2.3 BESTRAHLUNGSSTAERKE IN DER ULBRICHTKUGEL
.............................................
52
3.3 LICHTTECHNISCHE GROESSEN,
FOTOMETRIE..................................................................
53
3.3.1 LICHTSTROM EINER ROTEN
LED.................................................................. 53
3.3.2 LICHTSTROM EINER WOLFRAM-HALOGEN-LAMPE
...........................................
53
3.3.3
HELLEMPFINDLICHKEITSGRAD......................................................................54
3.3.4 ABSTRAHLCHARAKTERISTIK EINER
LED.........................................................54
3.3.5
STRASSENBELEUCHTUNG.............................................................................
55
3.4 LICHTTECHNISCHE GROESSEN,
FOTOMETRIE..................................................................
55
3.4.1 FARBWERTANTEILE EINES SCHWARZEN STRAHLERS
.........................................
55
3.4.2 FARBWERTANTEILE EINER
LED....................................................................55
3.4.3 FARBWERTANTEILE EINER
WOLFRAM-HALOGEN-LAMPE..................................57
3.4.4
FARBMISCHUNG.......................................................................................57
Q W ELLENOPTIK
.................
..
.............................................. .
.........................
59
4.1 ELEKTROMAGNETISCHE
WELLEN..............................................................................
59
4.1.1 SICHTBARES SPEKTRUM
...........................................................................
59
4.1.2 WELLENGLEICHUNG IN ABHAENGIGKEIT VON DER
LAUFRICHTUNG.....................59
4.1.3 LAUFRICHTUNG EINER
WELLE......................................................................59
4.1.4
KUGELWELLE............................................................................................
59
4.1.5 EBENE WELLEN IN VERSCHIEDENEN RICHTUNGEN
.......................................
60
4.1.6 FELDSTAERKEN SOLARER
STRAHLUNG..............................................................60
4.2 POLARISATION DES
LICHTS........................................................................................60
4.2.1
POLARISATIONSFORMEN..............................................................................60
4.2.2
JONES-VEKTOREN.......................................................................................
60
4.2.3 INTERPRETATION VON
JONES-VEKTOREN.......................................................61
4.2.4 GESETZ VON M ALUS
.................................................................................
61
4.2.5 VIERTEL- UND HALBWELLENPLATTE
..............................................................
61
4.2.6 JONES M
ATRIZEN.....................................................................................
61
4.2.7 POLARISATION DURCH REFLEXION
................................................................
61
4.2.8 POLARISATIONSFOLIEN
...............................................................................
62
4.2.9 GESETZ VON MALUS MIT REALEN POLARISATOREN
.........................................
62
4.2.10 INDEXELLIPSOID IN EINACHSIGEN KRISTALLEN
.............................................
62
4.2.11
GLAN-TAYLOR-PRISMA................................................................................62
4.2.12
ROCHON-PRISMA.......................................................................................
63
4.2.13 A/2-PLATTE NULLTER
ORDNUNG....................................................................
63
4.2.14
LICHT-MODULATOR.....................................................................................
64
4.3 LICHTWELLEN AN
GRENZFLAECHEN...............................................................................64
4.3.1 FRESNEVSCHE
GLEICHUNGEN....................................................................
64
4.3.2 FRESNEL-RHOMBUS
.................................................................................
64
4.3.3
TOTALREFLEXION.........................................................................................
64
4.3.4 REFLEXION AN EINER
METALLOBERFLAECHE.....................................................65
4.4
INTERFERENZ..........................................................................................................
65
4.4.1
GANGUNTERSCHIED...................................................................................65
4.4.2
ZWEISTRAHLINTERFERENZ............................................................................65
4.4.3
LASER-ARRAY...........................................................................................66
4.4.4
DOPPELSPALT...........................................................................................66
4.4.5 KOHAERENZEIGENSCHAFTEN EINES
HALBLEITERLASERS....................................66
4.4.6 KOHAERENZEIGENSCHAFTEN EINER
SPEKTRALLAMPE......................................67
4.4.7
GRUPPENINDEX.......................................................................................
67
4.4.8 GRUPPENINDEX VON QUARZGLAS
..............................................................
67
4.4.9 HOLOGRAFISCHES G
ITTER............................................................................67
4.4.10 STEHENDE WELLEN IM
LASER-RESONATOR................................................... 68
4.4.11 FARBREFLEXE EINER SEIFENLAMELLE
............................................................
68
4.4.12
FIZEAU-STREIFEN.......................................................................................
69
4.4.13 REFLEXVERMINDERNDE EINFACHSCHICHT
....................................................
69
4.4.14 REFLEXVERMINDERNDE EINFACHSCHICHT FUER UNTERWASSERKAMERA
.............
69
4.4.15 DIELEKTRISCHER
SPIEGEL..........................................................................69
4.4.16
MICHELSON-INTERFEROMETER......................................................................
70
4.4.17 WAERMEAUSDEHNUNG MIT MICHELSON-INTERFEROMETER
..............................
70
4.4.18
FABRY-PEROT-INTERFEROMETER..................................................................
70
4.5
BEUGUNG..............................................................................................................71
4.5.1 HUYGENS*SCHES
PRINZIP..........................................................................71
4.5.2
SPALTBEUGUNG.........................................................................................
71
4.5.3 INTENSITAETSVERHAELTNISSE BEI DER
SPALTBEUGUNG......................................72
4.5.4
LINSENFOKUS...........................................................................................72
4.5.5 AUFLOESUNGSVERMOEGEN DES AUGES UND PIXELBILDER
.
...............................
72
4.5.6
AIRY-SCHEIBCHEN...................................................................................
72
4.5.7
DOPPELSPALT...........................................................................................73
4.5.8 AUFLOESUNG EINES
GITTERS........................................................................73
4.5.9 SPEKTROMETER MIT
REFLEXIONSGITTER.......................................................74
4.5.10 LINEARE DISPERSION
...............................................................................
74
4.6 GAUSS*SCHE STRAHLEN
............................................................................................
74
4.6.1
STRAHLRADIUS............................................................................................74
4.6.2 LUNAR LASER
RANGING............................................................................74
4.6.3 GAUSSSTRAHL
............................................................................................
75
4.6.4
LASERFOKUSSIERUNG...............................................................................
75
4.6.5 LASER MIT GERINGER DIVERGENZ
..............................................................
76
4.7
HOLOGRAFIE..........................................................................................................76
4.7.1 WEISSLICHTHOLOGRAMM
...........................................................................
76
4.7.2 INTENSITAETSVERLAUF BEI
HOLOGRAMM-BELICHTUNG......................................77
Q
QUANTENOPTIK............................................................................................
79
5.1
LICHTQUANTEN.....................................................................................................79
5.1.1 AEUSSERER
FOTOEFFEKT...............................................................................
79
5.1.2 INNERER
FOTOEFFEKT.................................................................................
79
5.1.3
LICHTDRUCK............................................................................................
79
5.1.4 DRUCK SOLARER
PHOTONEN........................................................................80
5.1.5 PHOTONENENERGIEN UND -IMPULSE
..........................................................
81
5.2
WELLE-TEILCHEN-DUALISMUS.................................................................................
81
5.2.1 ANTREFFWAHRSCHEINLICHKEIT GEBEUGTER PHOTONEN
..................................
81
5.3 ABSORPTION UND EMISSION VON
LICHT..................................................................
82
5.3.1
PHOTONABSORPTION.................................................................................
82
5.3.2 IMPULS- UND ENERGIEERHALTUNG BEI DER EMISSION
..................................
82
5.3.3 LEBENSDAUER ANGEREGTER ELEKTRONEN UND SPEKTRALE LINIENBREITE
-----
82
5.4
LASER...................................................................................................................
83
5.4.1 VERSTAERKUNG EINES
LASERS......................................................................83
5.4.2 REFLEXIONSGRAD VON
LASERSPIEGELN.........................................................83
5.4.3 FREQUENZAENDERUNG INFOLGE VON LAENGENAENDERUNG
................................
83
5.4.4
MONOMODE-LASER...................................................................................83
5.4.5
LASER-PULSE............................................................................................
83
5.4.6
FEMTOSEKUNDENLASER.............................................................................
84
Q J O
PTOELEKTRONIK........................................................................................
85
6.1
HALBLEITER-SENDER.............................................................................................
85
6.1.1 TEMPERATURDRIFT DER LED-FARBE
............................................................
85
6.1.2 WIRKUNGSGRADE EINER
LED....................................................................85
6.1.3 PLASTIK-VERGUSSKOERPER EINER LED
..........................................................
85
6.1.4 MODULATION EINER
IRED...........................................................................86
6.1.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER
LASERSCHWELLE........................................87
6.1.6 ABSTAND LONGITUDINALER MODEN
............................................................
87
6.1.7
MODENSPRUENGE.......................................................................................87
6.1.8 MODULATION EINES HALBLEITERLASERS
........................................................
88
6.1.9
LASERSCHWELLE.......................................................................................88
6.1.10
DFB-LASER................................................................................................88
6.2
HALBLEITER-DETEKTOREN........................................................................................89
6.2.1 EINDRINGTIEFE VON PHOTONEN
..................................................................
89
6.2.2 QUANTENAUSBEUTE UND EMPFINDLICHKEIT
...............................................
89
6.2.3 DETEKTIVITAET VON
PIN-FOTODIODEN.............................................................89
6.2.4 LAWINENFOTODIODE
.................................................................................
89
Q FUEHRUNG VON LICHT IN L ICHTW ELLENLEITERN
...........................................
91
7.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
91
7.1.1 EIGENSCHAFTEN VON LICHTWELLENLEITERN
...................................................
91
7.2
SCHICHTWELLENLEITER.............................................................................................
91
7.2.1
DOPPELHETEROSTRUKTUR............................................................................91
7.3 WELLEN IN ZYLINDRISCHEN
FASERN..........................................................................91
7.3.1
STUFENINDEX-FASER..................................................................................91
7.3.2 MONOMODE-FASER
...................................................................................
92
7.3.3 ZUSAMMENSETZUNG DES
FASERKERNS.......................................................92
7.4 DAEMPFUNG IN
LICHTWELLENLEITERN........................................................................
92
7.4.1
DAEMPFUNGSKOEFFIZIENT..........................................................................92
7.4.2 DAEMPFUNG IN
PMMA..............................................................................93
7.4.3
ABSCHNEIDEMETHODE..............................................................................93
7.4.4 WECHSEL DES
SENDELASERS......................................................................
93
7.4.5 NACHRICHTENUEBERTRAGUNG AUF
POF.........................................................93
7.5 DISPERSION IM
LICHTWELLENLEITER........................................................................94
7.5.1 BITRATE EINER
STUFENINDEX-FASER.............................................................94
7.5.2 BITRATE EINER
PLASTIKFASER......................................................................
94
7.5.3 KOMBINATION VON
DISPERSIONSMECHANISMEN........................................94
H EINLEITUNG.................................
..
................................................................
97
1.1
LICHTWELLENLAENGEN...............................................................................................97
1.2
WELLENEIGENSCHAFTEN.........................................................................................
97
Q GEOMETRISCHE O
PTIK................................................................................99
2.1 LICHTSTRAHLEN, OPTISCHE
ABBILDUNG.....................................................................99
2.3 REFLEXION VON
LICHTSTRAHLEN................................................................................99
2.3.1 REFLEXIONSGESETZ AUS FERMAT*SCHEM
PRINZIP........................................99
2.3.2
WINKELSPIEGEL.......................................................................................
99
2.3.3 ROTIERENDE FLUESSIGKEIT ALS
PARABOLSPIEGEL..........................................100
2.3.4 KONSTRUKTIVE VERFOLGUNG EINES SCHIEFEN STRAHLS BEI EINEM SPIEGEL .
101
2.3.5 ABBILDUNG EINES WEIT ENTFERNTEN GEGENSTANDS DURCH EINEN
HOHLSPIEGEL.........................................................................................
101
2.3.6 NEWTON*SCHE ABBILDUNGSGLEICHUNG BEIM HOHLSPIEGEL
......................
101
2.3.7 ABBILDUNG DURCH HOHL- UND WOELBSPIEGEL
...........................................
102
2.3.8 VERGROESSERUNG EINES
KOSMETIKSPIEGELS...............................................102
2.4 BRECHUNG DES
LICHTS.........................................................................................103
2.4.1 BRECHUNGSGESETZ AUS FERMAT*SCHEM
PRINZIP......................................103
2.4.2 CODENUMMERN OPTISCHER
GLAESER.........................................................104
2.4.3 BRECHUNG AN EINEM
GLASWUERFEL...........................................................104
2.4.4 BRECHUNG UND TOTALREFLEXION AN EINEM PRISMA
..................................
104
2.4.5
BRECHZAHLBESTIMMUNG........................................................................105
2.4.6 NUMERISCHE APERTUR EINER GLASFASER
.................................................
105
2.4.7 MINIMALER ABLENKWINKEL AM PRISM A
.................................................
105
2.5 BRECHUNG AN GEKRUEMMTEN FLAECHEN
..................................................................
107
2.5.1 KARTESISCHES OVALOID
...........................................................................
107
2.5.2 VERGLEICH KARTESISCHES OVALOID UND KUGELFLAECHE
..............................
108
2.5.3 STABLINSE MIT ABBE*SCHER
INVARIANTE................................................... 108
2.5.4 KUGELLINSE MIT ABBE*SCHER INVARIANTE
.................................................
109
2.5.5 KUGELFOERMIGES
AQUARIUM....................................................................
109
2.6 ABBILDUNG DURCH L
INSEN.................................................................................
109
2.6.1 LINSE AN LUFT UND
WASSER....................................................................
109
2.6.2 BRENNWEITE IN ABHAENGIGKEIT VOM UMGEBENDEN MEDIUM
...................
110
2.6.3
LINSENSCHLEIFERGLEICHUNG....................................................................110
2.6.4
LINSENSCHLEIFERGLEICHUNG....................................................................111
2.6.5 BESSEL-VERFAHREN ZUR BRENNWEITENBESTIMMUNG............... 112
2.6.6 ABBILDUNGSFAELLE BEI EINER SAMMELLINSE
.............................................
112
2.6.7 ABBILDUNGSFAELLE BEI EINER
ZERSTREUUNGSLINSE......................................112
2.6.8 ABBILDUNG EINES WEIT ENTFERNTEN GEGENSTANDES
................................
113
2.6.9 LINSENSYSTEM MIT DREI LINSEN
............................................................
113
2.6.10 DICKE LINSE, FERMAT*SCHES
PRINZIP.....................................................114
2.6.11 ABBILDUNG DURCH EINE DICKE
PLANKONVEXLINSE....................................114
2.6.12 BRENNWEITE EINER DICKEN
PLANKONVEXLINSE..........................................115
2.6.13 BRENNWEITE UND HAUPTEBENEN EINER DICKEN MENISKUSLINSE
...............
115
2.6.14 BRECHKRAFT EINER DICKEN BIKONVEXLINSE
...............................................
115
2.6.15
STABLINSE..............................................................................................
116
2.6.16 ANAMORPHOTISCHE ABBILDUNG
..............................................................
117
2.6.17 LINSENSYSTEM AUS ZWEI SAMMELLINSEN
...............................................
118
2.6.18 LINSENSYSTEM AUS SAMMEL- UND ZERSTREUUNGSLINSE
..........................
119
2.6.19
ACHROMAT............................................................................................
120
2.7 MATRIXMETHODEN DER GAUSS*SCHEN OPTIK
..........................................................
121
2.7.1
LASERSCHNEIDKOPF...............................................................................
121
2.7.2 DREILINSIGES SYSTEM
...........................................................................
122
2.7.3
SYSTEMMATRIX.....................................................................................123
2.7.4 KOLLIMATION MIT
GRIN-LINSE................................................................
124
2.7.5 ABBILDUNG MIT
GRIN-LINSE..................................................................125
2.7.6
UNTERWASSERLAMPE.............................................................................
126
2.7.7 DUENNE LINSE IN VERSCHIEDENEN M EDIEN
.............................................
128
2.7.8 KOMBINATION AUS ZERSTREUUNGSLINSE UND HOHLSPIEGEL
......................
129
2.8 STRAHLBEGRENZUNGEN
........................................................................................
130
2.8.1
PUPILLEN..............................................................................................
130
2.8.2 PUPILLENLAGEN UND
OEFFNUNGSWINKEL.....................................................130
2.8.3 PUPILLEN UND OEFFNUNGSWINKEL EINES
SYSTEMS......................................132
2.8.4
LUKEN...................................................................................................132
2.8.5 LUKEN UND
PUPILLEN..............................................................................133
2.8.6 FERNROHR MIT FELDBLENDE UND FELDLINSE
.............................................
134
2.9
ABBILDUNGSFEHLER.............................................................................................
135
2.9.1
FEHLERARTEN.........................................................................................
135
2.9.2
FARBFEHLER.............................................................................................
135
2.9.3 LINSENANORDNUNG FUER MINIMALEN OEFFNUNGSFEHLER
..............................
136
2.9.4 LINSE BESTER
FORM................................................................................136
2.9.5 REDUKTION DER
KOMA............................................................................136
2.9.6 BESEITIGUNG DES
ASTIGMATISMUS.........................................................137
2.9.7 ACHROMATISCHES
DUBLETT......................................................................
137
2.10 OPTISCHE
INSTRUMENTE.....................................................................................
137
2.10.1 AUGENMODELL MIT MATRIZENMETHODEN
.................................................
137
2.10.2 AKKOMODATION DER
AUGENLINSE...........................................................139
2.10.3 KORREKTUR DER KURZSICHTIGKEIT MIT KONTAKTLINSE
................................
141
2.10.4
LUPENVERGROESSERUNG............................................................................141
2.10.5
HUYGENS-OKULAR..................................................................................142
2.10.6
MIKROSKOPVERGROESSERUNG......................................................................
143
2.10.7 FOERDERLICHE VERGROESSERUNG EINES
MIKROSKOPS......................................144
2.10.8 ASTRONOMISCHES
FERNROHR....................................................................
144
2.10.9 GALILEI*SCHES
FERNROHR........................................................................
145
2.10.10 AUFLOESUNGSVERMOEGEN EINER
DIGITALKAMERA..........................................146
2.10.11 SCHAERFENTIEFE BEI
NAHAUFNAHMEN.......................................................147
Q RADIO- UND FOTOM
ETRIE........................................................................149
3.1 STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE GROESSEN, RADIOMETRIE
...............................................
149
3.1.1 KOLLIMATIONSAUSBEUTE BEI KUGELSTRAHLER
.............................................
149
3.1.2 KOLLIMATIONSAUSBEUTE BEI
LAMBERT-STRAHLER........................................149
3.1.3 ABSTRAHLUNG EINER
LED........................................................................
150
3.1.4 EBENE FLAECHE STRAHLT AUF
DETEKTOR.......................................................151
3.1.5 STRAHLDICHTE EINER DIFFUS REFLEKTIERENDEN FLAECHE
................................
152
3.1.6 WIEN*SCHES
VERSCHIEBUNGSGESETZ.......................................................153
3.1.7
STEFAN-BOLTZMANN-GESETZ....................................................................
153
3.1.8
LICHTLEITWERT.........................................................................................
154
3.2 ERFASSEN UND TRANSFER DER STRAHLUNG VON
LAMPEN..........................................155
3.2.1
KENNGROESSEN.........................................................................................
155
3.2.2
ULBRICHTKUGEL.......................................................................................
156
3.2.3 BESTRAHLUNGSSTAERKE IN DER ULBRICHTKUGEL
...........................................
157
3.3 LICHTTECHNISCHE GROESSEN, FOTOMETRIE
................................................................
158
3.3.1 LICHTSTROM EINER ROTEN LED
................................................................
158
3.3.2 LICHTSTROM EINER
WOLFRAM-HALOGEN-LAMPE..........................................159
3.3.3
HELLEMPFINDLICHKEITSGRAD....................................................................
160
3.3.4 ABSTRAHLCHARAKTERISTIK EINER
LED.......................................................161
3.3.5
STRASSENBELEUCHTUNG............................................................................161
3.4 LICHTTECHNISCHE GROESSEN, FOTOMETRIE
................................................................
162
3.4.1 FARBWERTANTEILE EINES SCHWARZEN
STRAHLERS........................................162
3.4.2 FARBWERTANTEILE EINER LED
..................................................................
162
3.4.3 FARBWERTANTEILE EINER WOLFRAM-HALOGEN-LAMPE
................................
163
3.4.4
FARBMISCHUNG.....................................................................................
164
Q WELLENOPTIK
.
........................................
..
...............................................
167
4.1 ELEKTROMAGNETISCHE
WELLEN.............................................................................167
4.1.1 SICHTBARES SPEKTRUM
..........................................................................167
4.1.2 WELLENGLEICHUNG IN ABHAENGIGKEIT VON DER LAUFRICHTUNG
...................
167
4.1.3 LAUFRICHTUNG EINER
WELLE....................................................................
167
4.1.4
KUGELWELLE.........................................................................................
167
4.1.5 EBENE WELLEN IN VERSCHIEDENEN
RICHTUNGEN......................................168
4.1.6 FELDSTAERKEN SOLARER STRAHLUNG
............................................................
169
4.2 POLARISATION DES
LICHTS.....................................................................................
169
4.2.1
POLARISATIONSFORMEN............................................................................169
4.2.2
JONES-VEKTOREN.....................................................................................169
4.2.3 INTERPRETATION VON
JONES-VEKTOREN.....................................................171
4.2.4 GESETZ VON M
ALUS...............................................................................
172
4.2.5 VIERTEL- UND HALBWELLENPLATTE
............................................................
173
4.2.6 JONES M
ATRIZEN...................................................................................
174
4.2.7 POLARISATION DURCH REFLEXION
..............................................................
176
4.2.8 POLARISATIONSFOLIEN
.............................................................................
177
4.2.9 GESETZ VON MALUS MIT REALEN
POLARISATOREN........................................177
4.2.10 INDEXELLIPSOID IN EINACHSIGEN KRISTALLEN
...........................................
178
4.2.11 GLAN-TAYLOR-PRISMA
.............................................................................
178
4.2.12
ROCHON-PRISMA.....................................................................................179
4.2.13 A/2-PLATTE NULLTER
ORDNUNG..................................................................
180
4.2.14
LICHT-MODULATOR...................................................................................
181
4.3 LICHTWELLEN AN GRENZFLAECHEN
...........................................................................
182
4.3.1 FRESNEVSCHE
GLEICHUNGEN..................................................................
182
4.3.2
FRESNEL-RHOMBUS...............................................................................
184
4.3.3
TOTALREFLEXION.......................................................................................184
4.3.4 REFLEXION AN EINER
METALLOBERFLAECHE................................................... 185
4.4
INTERFERENZ........................................................................................................185
4.4.1
GANGUNTERSCHIED.................................................................................
185
4.4.2
ZWEISTRAHLINTERFERENZ..........................................................................186
4.4.3
LASER-ARRAY.........................................................................................187
4.4.4
DOPPELSPALT.........................................................................................187
4.4.5 KOHAERENZEIGENSCHAFTEN EINES HALBLEITERLASERS
..................................
188
4.4.6 KOHAERENZEIGENSCHAFTEN EINER
SPEKTRALLAMPE....................................188
4.4.7
GRUPPENINDEX.....................................................................................188
4.4.8 GRUPPENINDEX VON QUARZGLAS
............................................................
189
4.4.9 HOLOGRAFISCHES GITTER
.........................................................................
190
4.4.10 STEHENDE WELLEN IM LASER-RESONATOR
.................................................
190
4.4.11 FARBREFLEXE EINER SEIFENLAMELLE
..........................................................
190
4.4.12
FIZEAU-STREIFEN.....................................................................................191
4.5
4.6
4.7
4.4.13 REFLEXVERMINDERNDE EINFACHSCHICHT
........................................
4.4.14 REFLEXVERMINDERNDE EINFACHSCHICHT FUER UNTERWASSERKAMERA.
4.4.15 DIELEKTRISCHER SPIEGEL
......................................
......................
4.4.16 MICHELSON-INTERFEROMETER
..................................
.
.
..
...............
4.4.17 WAERMEAUSDEHNUNG MIT MICHELSON-INTERFEROMETER
.................
4.4.18 FABRY-PEROT-INTERFEROMETER
.....................................................
BEUGUNG.................................................................................................
4.5.1 HUYGENS*SCHES
PRINZIP.............................................................
4.5.2
SPALTBEUGUNG............................................................................
4.5.3 INTENSITAETSVERHAELTNISSE BEI DER SPALTBEUGUNG
.........................
4.5.4
LINSENFOKUS..............................................................................
4.5.5 AUFLOESUNGSVERMOEGEN DES AUGES UND PIXELBILDER
...................
4.5.6 AIRY-SCHEIBCHEN
......................................................................
4.5.7
DOPPELSPALT..............................................................................
4.5.8 AUFLOESUNG EINES GITTERS
4.5.9 SPEKTROMETER MIT
REFLEXIONSGITTER..........................................
4.5.10 LINEARE
DISPERSION...................................................................
GAUB SCHE
STRAHLEN................................................................................
4.6.1 STRAHLRADIUS
...................................................
4.6.2 LUNAR LASER RANGING
....................................
4.6.3 GAUSSSTRAHL
.....................................................
4.6.4 LASERFOKUSSIERUNG
........................................
4.6.5 LASER MIT GERINGER DIVERGENZ
.......................
HOLOGRAFIE...................................................................
4.7.1 WEISSLICHTHOLOGRAMM
....................................
4.7.2 INTENSITAETSVERLAUF BEI HOLOGRAMM-BELICHTUNG
192
192
193
193
193
194
195
195
196
197
197
197
198
199
200
200
201
201
201
202
202
203
204
204
204
205
QUANTENOPTIK.................................
..
......................................................207
5.1
LICHTQUANTEN....................................................................................................
207
5.1.1 AEUSSERER FOTOEFFEKT
.............................................................................
207
5.1.2 INNERER FOTOEFFEKT
...............................................................................
208
5.1.3
LICHTDRUCK...........................................................................................208
5.1.4 DRUCK SOLARER
PHOTONEN......................................................................208
5.1.5 PHOTONENENERGIEN UND
-IMPULSE.........................................................209
5.2 WELLE-TEILCHEN-DUALISMUS
...............................................................................
209
5.2.1 ANTREFFWAHRSCHEINLICHKEIT GEBEUGTER PHOTONEN
................................
209
5.3 ABSORPTION UND EMISSION VON
LICHT................................................................
211
5.3.1 PHOTONABSORPTION
...............................................................................
211
5.3.2 IMPULS- UND ENERGIEERHALTUNG BEI DER
EMISSION................................211
5.3.3 LEBENSDAUER ANGEREGTER ELEKTRONEN UND SPEKTRALE LINIENBREITE . . .
212
5.4
LASER..................................................................................................................213
5.4.1 VERSTAERKUNG EINES
LASERS....................................................................213
5.4.2 REFLEXIONSGRAD VON
LASERSPIEGELN.......................................................213
5.4.3 FREQUENZAENDERUNG INFOLGE VON LAENGENAENDERUNG
..............................
213
5.4.4
MONOMODE-LASER.................................................................................
214
5.4.5
LASER-PULSE...........................................................................................214
5.4.6
FEMTOSEKUNDENLASER............................................................................
215
Q O PTOELEKTRONIK
....................................................................................
217
6.1
HALBLEITER-SENDER............................................................................................
217
6.1.1 TEMPERATURDRIFT DER LED-FARBE
..........................................................
217
6.1.2 WIRKUNGSGRADE EINER
LED..................................................................
217
6.1.3 PLASTIK-VERGUSSKOERPER EINER LED
........................................................
218
6.1.4 MODULATION EINER
IRED........................................................................
218
6.1.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER LASER
SCHWELLE......................................219
6.1.6 ABSTAND LONGITUDINALER MODEN
..........................................................
219
6.1.7
MODENSPRUENGE.....................................................................................220
6.1.8 MODULATION EINES
HALBLEITERLASERS.......................................................221
6.1.9
LASERSCHWELLE.....................................................................................221
6.1.10
DFB-LASER............................................................................................
222
6.2
HALBLEITER-DETEKTOREN.......................................................................................222
6.2.1 EINDRINGTIEFE VON
PHOTONEN................................................................
222
6.2.2 QUANTENAUSBEUTE UND EMPFINDLICHKEIT
.............................................
222
6.2.3 DETEKTIVITAET VON PIN-FOTODIODEN
..........................................................
223
6.2.4
LAWINENFOTODIODE...............................................................................
223
Q FUEHRUNG VON LICHT IN LICHTW ELLENLEITERN
.............
..
.......................
225
7.1
EINLEITUNG........................................................................................................225
7.1.1 EIGENSCHAFTEN VON
LICHTWELLENLEITERN.................................................225
7.2
SCHICHTWELLENLEITER..........................................................................................
225
7.2.1 DOPPELHETEROSTRUKTUR
.........................................................................
225
7.3 WELLEN IN ZYLINDRISCHEN FASERN
.......................................................................
227
7.3.1
STUFENINDEX-FASER...............................................................................
227
7.3.2
MONOMODE-FASER.................................................................................227
7.3.3 ZUSAMMENSETZUNG DES
FASERKERNS.....................................................228
7.4 DAEMPFUNG IN
LICHTWELLENLEITERN......................................................................229
7.4.1 DAEMPFUNGSKOEFFIZIENT
.......................................................................
229
7.4.2 DAEMPFUNG IN
PMMA...........................................................................
230
7.4.3
ABSCHNEIDEMETHODE...........................................................................
230
7.4.4 WECHSEL DES
SENDELASERS....................................................................231
7.4.5 NACHRICHTENUEBERTRAGUNG AUF POE
......................................................
231
7.5 DISPERSION IM LICHTWELLENLEITER
.....................................................................
232
7.5.1 BITRATE EINER STUFENINDEX-FASER
..........................................................
232
7.5.2 BITRATE EINER
PLASTIKFASER....................................................................233
7.5.3 KOMBINATION VON DISPERSIONSMECHANISMEN
.....................................
233
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