Inhalt Physik 3 (Wellenoptik und geometrische Optik)

 

Vorlesung

 

Optik 1: Geschichte

2: Wellenoptik

Brechungsindex, mechanisches Modell nach Drude, strahlender Dipol (Fernanteil), Absorption und Dispersion, Gruppengeschwindigkeit,

3: Lichtausbreitung in nicht isotropen Medien

Streuung an N Dipolen, Richtung der Intensität, inkoheränte Strehlung, Lichtausbreitung in isotropen Medien, ordentliche und außerordentliche Strahlen

4: Optische Aktivitäten

Rechtshändiger Quarz, Faraday Effekt, Magneto-optischer Effekt, Kerr Effekt, LCD-Display, nematische Moleküle, Beschreibung der Anisotropie von den Grundgleichungen aus

5: Interferenz und Beugung

Zeitliche Kohärenzbedingungen, Frequenzfilter, Räumliche Kohärenzlänge, Ausdehnung einer Lichtquelle, Unschärfe Relation, Präparation einer Quelle für kohärentes Licht,

6: Interferometer

Youngscher Doppeltspalt, Vielstrahlinterferenz, optisches Gitter, Auflösung des Gitters, Bandbreite, Michelson Interferometer, Michelson-Morley Experiment, weiteres Beispiel für Vielstrahlinterferenz, Fabry- Perot Etalon

7: Beschreibung von Beugungsphänomenen

Allgemeine Beschreibung, Skalare Beugungstheorie, Kirchhoffsche Formel, Fraunhofersche Beugungsphänomene, Intensitätsverteilung hinter einem Spalt, Übergang Fraunhofer Beugung auf die Fresnel Beugung, Unterschiede von Beugungen an der Kante und am Spalt, Fresnelsche Zonen, Babinetsche Prinzip, Cornu-Spirale, Bedingung für Fraunhofer - Beugung

8: Fouriertransformation und Beugung

Faltungs – und Multiplikationstheorem, Abbesche Theorie der Abbildung, Schärfe der Abbildungen, Holographie, Kontrast

9: Reflexion und Brechung

Amplituden der reflektierten und gebrochenen Wellen, totale interne Reflektion, Lichtleiter, Regenbogen, Brewster Winkel, Evaneszente Wellen, Absorbierendes Medium, Brechungsindex leitfähiger Materialien, Plasmafrequenz, Metallsche Reflexion

10: Geometrische Optik

Lochkamera, Messung der Lichtgeschwindigkeit, Prinzip von Fermat, Reflexion, Spiegelbild, Reflexion an gekrümmter Fläche, Brennpunkt, sphärischer Konvexspiegel, Abbildung mit Hohlspiegel, Parabolspiegel, Prisma, spektrale Zerlegungen, Abbildungen mit Linsen, Abbildungsfehler, Sphärische Aberration, Chromatische Aberration, Astigmatismus, Koma und Verzeichnungen, Bildfeldwölbung

11: Matrixbeschreibung paraxialer Strahlen

Matrixelemente paraxialer Strahlen, Translation, Brechung, Reflexion, Transmission durch dünne Linse, Linsensysteme

12: Optische Instrumente

Optische Instrumente: Auge, Auflösungsvermögen, Lupe, Mikroskop, Fernrohre, Fernglas, Spiegelteleskope, Photoapparat, Tiefenschärfe, Spiegelreflexkamera, Farben: Additionsfarben, Subtraktionsfarben, Farben vom Tintendrucker

13: Thermische Strahlung und Lichtquanten

Strahlungsgrößen, Lambertsche Gesetz, Photometrische Größen, Schwarzkörperstrahlung, Lesliescher Würfel, Kirchhoffsches Strahlungsgesetz, Moden von elektromagnetischer Strahlung im Hohlraumresonator, Klassische Theorie der Schwarzkörperstrahlung, Rayleigh-Jeans Formel, Ultraviolettkatastrophe, Quantisierung der Hohlraumstrahlung, Photonenstatistik, Bose-Einstein verteilung, Plancksche Formel für Schwarzkörperstrahlung, Wiensches Verschiebungsgesetz, Anwendung in der Astronomie, Gesetz von Stefan Boltzmann, Pyrometrie, Schwarze Temperatur, Verteilungen, photoelektrischer Effekt