Optik

1 - Vorwort [Seite 5]
2 - 1 Einführung und historischer Überblick [Seite 11]
3 - 2 Licht als elektromagnetischeWelle [Seite 15]
3.1 - 2.1 Die Wellengleichung und ihre Lösungen [Seite 15]
3.1.1 - 2.1.1 Energie und Impuls von Licht [Seite 20]
3.1.2 - 2.1.2 Wellenpakete [Seite 23]
3.1.3 - 2.1.3 Phasen- und Gruppengeschwindigkeit [Seite 26]
3.2 - 2.2 Dispersion von Licht [Seite 29]
3.2.1 - 2.2.1 Die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante [Seite 29]
3.2.2 - 2.2.2 Der Brechungsindex [Seite 32]
3.2.3 - 2.2.3 Die Absorption von Licht [Seite 33]
3.2.4 - 2.2.4 Die Dispersion von dichtenMedien [Seite 36]
3.2.5 - 2.2.5 Brechungsindex und Absorption von Metallen [Seite 38]
3.3 - 2.3 ElektromagnetischeWellen an Grenzflächen [Seite 40]
3.3.1 - 2.3.1 Reflexions- und Brechungsgesetz [Seite 41]
3.3.2 - 2.3.2 Die Fresnelschen Formeln für den Reflexionsgrad einer Grenzfläche [Seite 44]
3.3.3 - 2.3.3 Totalreflexion und evaneszenteWellen [Seite 52]
3.4 - 2.4 Lichtwellenleiter [Seite 55]
3.4.1 - 2.4.1 Lichtleitung durch Totalreflexion [Seite 55]
3.4.2 - 2.4.2 Moden in einem optischenWellenleiter** [Seite 60]
3.4.3 - 2.4.3 Lichtausbreitung in einem Hohlleiter** [Seite 64]
3.4.4 - 2.4.4 Moden in einem dielektrischenWellenleiter** [Seite 66]
3.4.5 - 2.4.5 Lichtleitfasern [Seite 70]
3.4.6 - 2.4.6 Herstellung von Glasfasern [Seite 71]
3.5 - 2.5 Absorbierende und streuendeMedien [Seite 74]
3.5.1 - 2.5.1 Das Reflexionsvermögen absorbierenderMedien [Seite 74]
3.5.2 - 2.5.2 Die Farbe von Gegenständen [Seite 75]
3.5.3 - 2.5.3 Streuung von elektromagnetischenWellen [Seite 77]
4 - 3 Die Geometrische Optik [Seite 79]
4.1 - 3.1 Das Fermatsche Prinzip [Seite 80]
4.1.1 - 3.1.1 Das Reflexionsgesetz [Seite 82]
4.1.2 - 3.1.2 Das Fermatsche Prinzip und das Brechungsgesetz [Seite 84]
4.2 - 3.2 Strahlenablenkung durch ein Prisma [Seite 87]
4.2.1 - 3.2.1 Der Regenbogen [Seite 89]
4.3 - 3.3 Die optische Abbildung [Seite 96]
4.3.1 - 3.3.1 Reelle und virtuelle Abbildungen [Seite 96]
4.3.2 - 3.3.2 Abbildung an einem Kugelspiegel [Seite 97]
4.3.3 - 3.3.3 Abbildung durch brechende Kugelflächen [Seite 101]
4.3.4 - 3.3.4 Abbildungsgleichung für dünne Linsen [Seite 103]
4.3.5 - 3.3.5 Dicke Linsen und Linsensysteme [Seite 107]
4.3.6 - 3.3.6 Berechnung der Ausbreitung paraxialer Strahlen mit demMatrizen-Verfahren [Seite 108]
4.3.7 - 3.3.7 Anwendungen der Matrizenmethode [Seite 114]
4.3.8 - 3.3.8 Linsenfehler [Seite 117]
4.3.9 - 3.3.9 Begrenzungen in optischen Systemen [Seite 123]
4.3.10 - 3.3.10 Design und Herstellung von Objektiven [Seite 126]
4.4 - 3.4 Instrumente der geometrischenOptik [Seite 127]
4.4.1 - 3.4.1 Der Projektionsapparat [Seite 127]
4.4.2 - 3.4.2 Die photographische Kamera [Seite 129]
4.4.3 - 3.4.3 Das Auge [Seite 133]
4.4.4 - 3.4.4 Vergrößernde optische Instrumente [Seite 136]
5 - 4 Welleneigenschaften von Licht [Seite 147]
5.1 - 4.1 Qualitative Behandlung der Beugung [Seite 148]
5.1.1 - 4.1.1 Das Huygenssche Prinzip [Seite 148]
5.1.2 - 4.1.2 Die Fresnelsche Beugung [Seite 150]
5.2 - 4.2 Mathematische Behandlung der Beugung [Seite 154]
5.2.1 - 4.2.1 Die Fresnel-Kirchhoffsche Beugungstheorie** [Seite 154]
5.2.2 - 4.2.2 Fresnelsche und Fraunhofersche Beugung [Seite 156]
5.2.3 - 4.2.3 Fraunhofersche Beugung [Seite 158]
5.2.4 - 4.2.4 Das Babinetsche Prinzip [Seite 159]
5.3 - 4.3 Spezielle Fälle der Fraunhoferschen Beugung [Seite 159]
5.3.1 - 4.3.1 Beugung an einem langen Spalt [Seite 159]
5.3.2 - 4.3.2 Beugung an einer Rechteckblende [Seite 164]
5.3.3 - 4.3.3 Beugung an einer kreisförmigen Öffnung [Seite 165]
5.3.4 - 4.3.4 Beugung am Doppelspalt [Seite 166]
5.3.5 - 4.3.5 Beugung am Gitter [Seite 171]
5.3.6 - 4.3.6 Gitterspektrometer [Seite 176]
5.3.7 - 4.3.7 Beugung an mehrdimensionalen Gittern [Seite 179]
5.4 - 4.4 Interferenz [Seite 183]
5.4.1 - 4.4.1 Die Kohärenz von Lichtquellen [Seite 184]
5.4.2 - 4.4.2 Spezielle Interferometeranordnungen [Seite 187]
5.4.3 - 4.4.3 Interferenzen dünner Schichten [Seite 192]
5.4.4 - 4.4.4 Vielfachinterferenzen am Beispiel des Fabry-Perot-Interferometers [Seite 202]
5.5 - 4.5 Anwendungen von Beugung und Interferenz [Seite 209]
5.5.1 - 4.5.1 Das Auflösungsvermögen optischer Geräte [Seite 209]
5.5.2 - 4.5.2 Die Abbesche Theorie der Bildentstehung und Fourieroptik [Seite 215]
5.5.3 - 4.5.3 Holographie [Seite 220]
5.5.4 - 4.5.4 Laser-Strahlen - Die Optik Gaußscher Bündel* [Seite 224]
5.5.5 - 4.5.5 Gaußsche Bündel und abbildende Elemente** [Seite 231]
5.6 - 4.6 Die Polarisation von Licht [Seite 235]
5.6.1 - 4.6.1 Polarisationszustände von Licht [Seite 235]
5.6.2 - 4.6.2 Polarisatoren [Seite 238]
5.6.3 - 4.6.3 Doppelbrechung [Seite 243]
5.6.4 - 4.6.4 Anwendungen der Doppelbrechung [Seite 252]
5.6.5 - 4.6.5 Induzierte Doppelbrechung [Seite 255]
5.6.6 - 4.6.6 Optische Aktivität und Faraday-Effekt [Seite 261]
5.7 - 4.7 Nichtlineare Optik [Seite 266]
5.7.1 - 4.7.1 Mit der nichtlinearen Suszeptibilität zweiter Ordnung verknüpfte Phänomene* [Seite 267]
5.7.2 - 4.7.2 Mit der nichtlinearen Suszeptibilität dritter Ordnung verknüpfte Phänomene* [Seite 270]
6 - 5 Quantenphänomene: Licht alsWelle und Teilchen [Seite 275]
6.1 - 5.1 Der Photoeffekt [Seite 275]
6.1.1 - 5.1.1 Eigenschaften von Photonen [Seite 281]
6.1.2 - 5.1.2 Licht istWelle und Teilchenstrom [Seite 284]
6.1.3 - 5.1.3 Doppelspalt als Instrument zur Unterscheidung vonWelle und Teilchen [Seite 285]
6.1.4 - 5.1.4 Photoeffekt in der Anwendung: Nachweis von Licht* [Seite 288]
6.2 - 5.2 Strahlungsgesetze und Lichtquellen [Seite 299]
6.2.1 - 5.2.1 Strahlungsphysikalische Größen [Seite 299]
6.2.2 - 5.2.2 LichttechnischeGrößen* [Seite 304]
6.2.3 - 5.2.3 Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz [Seite 306]
6.2.4 - 5.2.4 Das Emissionsverhalten eines schwarzen Strahlers [Seite 308]
6.2.5 - 5.2.5 Strahlungsgesetze [Seite 310]
6.2.6 - 5.2.6 Die Plancksche Strahlungsformel [Seite 312]
6.2.7 - 5.2.7 Lichtquellen für Beleuchtungszwecke* [Seite 316]
6.2.8 - 5.2.8 Der Laser [Seite 319]
7 - A Anhang: Fouriertransformation [Seite 327]
7.1 - A.1 Fourierreihen [Seite 327]
7.2 - A.2 Fourierintegrale: Transformationen nichtperiodischer Funktionen [Seite 331]
7.3 - A.3 Eigenschaften der Fouriertransformation [Seite 334]
7.4 - A.4 Rechenregeln für Fouriertransformationen [Seite 336]
7.5 - A.5 Eigenschaften der Deltafunktion [Seite 337]
8 - Vertiefende Literatur [Seite 339]
9 - Sachverzeichnis [Seite 341]