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Vorbestellen	Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a	Standorte: NN.PT Opti / College 6a - Naturwissenschaften / Regal 613	Status: Verfügbar	Frist:	Vorbestellungen: 0

Das vorliegende Übungsbuch ist eine passende Ergänzung zum Lehrbuch „Optik in Ingenieur- und Naturwissenschaften“ von E. Hering und R. Martin. Es enthält umfangreiches Übungsmaterial und dient dem praktischen Verständnis der optischen und physikalischen Grundlagen.

 

Das Übungsbuch enthält im ersten Teil Aufgaben, die optimal auf das Lehrbuch abgestimmt sind. Diese Übungen helfen bei der Vertiefung des Stoffes im Grundlagen-Teil und dienen der Vorbereitung auf Klausuren und Prüfungen. Im zweiten Teil des Buches sind alle Lösungen mit detaillierten Erklärungen und anschaulichen Abbildungen zu finden.

 

Das Buch ist besonders geeignet für Studierende technischer und ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge an Hochschulen und Universitäten sowie für Ingenieur:innen und Naturwissenschaftler:innen, die bereits mit optischen Technologien befasst sind oder aber sich einen Zugang erarbeiten wollen.

 

(Verlagstext)

 

 

 

Aus dem Inhalt:

/ Vorwort / Zum Geleit / / Teil I Aufgaben / / 1 Einleitung 25 / 1.1 Lichtwellenlängen 25 / 1.2 Welleneigenschaften 25 / / 2 Geometrische Optik 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 Flüssigkeit 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 Wölbspiegel 29 / 2.3.8 Vergrößerung eines Kosmetikspiegels 29 / 2.4 Brechung des Lichts 30 / 2.4.1 Brechungsgesetz aus Fermat’schem Prinzip 30 / 2.4.2 Codenummern optischer Gläser 30 / 2.4.3 Brechung an einem Glaswürfel 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 Prisma 31 / 2.4.8 Bauernfeind-Prisma 31 / 2.4.9 Abbe-Refraktometer 32 / 2.5 Brechung an gekrümmten Flächen / 2.5.1 Kartesisches Ovaloid 32 / 2.5.2 Vergleich Kartesisches Ovaloid und Kugelfläche 33 / 2.5.3 Stablinse mit Abbe’scher Invariante 33 / 2.5.4 Kugellinse mit Abbe’scher Invariante 34 / 2.5.5 Kugelförmiges Aquarium 34 / 2.6 Abbildung durch Linsen 34 / 2.6.1 Linse an Luft und Wasser 34 / 2.6.2 Brennweite in Abhängigkeit vom umgebenden Medium 34 / 2.6.3 Linsenschleifergleichung 34 / 2.6.4 Linsenschleifergleichung 35 / 2.6.5 Bessel-Verfahren zur Brennweitenbestimmung 35 / 2.6.6 Abbildungsfälle bei einer Sammellinse 35 / 2.6.7 Abbildungsfälle bei einer Zerstreuungslinse 35 / 2.6.8 Abbildung eines weit entfernten Gegenstandes 36 / 2.6.9 Linsensystem mit drei Linsen 36 / 2.6.10 Dicke Linse, Fermat’sches Prinzip 36 / 2.6.11 Abbildung durch eine dicke Plankonvexlinse 37 / 2.6.12 Brennweite einer dicken Plankonvexlinse 37 / 2.6.13 Brennweite und Hauptebenen einer dicken Meniskuslinse 37 / 2.6.14 Brechkraft einer dicken Bikonvexlinse 37 / 2.6.15 Stablinse 37 / 2.6.16 Anamorphotische Abbildung 38 / 2.6.17 Linsensystem aus zwei Sammellinsen 38 / 2.6.18 Linsensystem aus Sammel- und Zerstreuungslinse 38 / 2.6.19 Achromat 39 / 2.6.20 Hauptebenen dicker Linsen 39 / 2.7 Matrixmethoden der Gauß’schen Optik 40 / 2.7.1 Laserschneidkopf 40 / 2.7.2 Dreilinsiges System 40 / 2.7.3 Systemmatrix 41 / 2.7.4 Kollimation mit GRIN-Linse 41 / 2.7.5 Abbildung mit GRIN-Linse 41 / 2.7.6 Unterwasserlampe 41 / 2.7.7 Dünne Linse in verschiedenen Medien 42 / 2.7.8 Kombination aus Zerstreuungslinse und Hohlspiegel 42 / 2.7.9 Kameraobjektiv 42 / 2.8 Strahlbegrenzungen 43 / 2.8.1 Pupillen 43 / 2.8.2 Pupillenlagen und Öffnungswinkel 43 / 2.8.3 Pupillen und Öffnungswinkel eines Systems 44 / 2.8.4 Luken 44 / 2.8.5 Luken und Pupillen 44 / 2.8.6 Fernrohr mit Feldblende und Feldlinse 44 / 2.8.7 Blendenlage 45 / 2.9 Abbildungsfehler 45 / 2.9.1 Fehlerarten 45 / 2.9.2 Farbfehler 45 / 2.9.3 Linsenanordnung für minimalen Öffnungsfehler 45 / 2.9.4 Linse bester Form 45 / 2.9.5 Reduktion der Koma 46 / 2.9.6 Beseitigung des Astigmatismus 46 / 2.9.7 Achromatisches Dublett 46 / 2.10 Optische Instrumente 46 / 2.10.1 Augenmodell mit Matrizenmethoden 46 / 2.10.2 Akkomodation der Augenlinse 47 / 2.10.3 Korrektur der Kurzsichtigkeit mit Kontaktlinse 48 / 2.10.4 Lupenvergrößerung 48 / 2.10.5 Huygens-Okular 48 / 2.10.6 Mikroskopvergrößerung 48 / 2.10.7 Förderliche Vergrößerung eines Mikroskops 49 / 2.10.8 Astronomisches Fernrohr 49 / 2.10.9 Galilei’sches Fernrohr 49 / 2.10.10 Auflösungsvermögen einer Digitalkamera 49 / 2.10.11 Schärfentiefe bei Nahaufnahmen 50 / / 3 Radio- und Fotometrie 51 / 3.1 Strahlungsphysikalische Größen, Radiometrie 51 / 3.1.1 Kollimationsausbeute bei Kugelstrahler 51 / 3.1.2 Kollimationsausbeute bei Lambert-Strahler 51 / 3.1.3 Abstrahlung einer LED 52 / 3.1.4 Ebene Fläche strahlt auf Detektor 52 / 3.1.5 Strahldichte einer diffus reflektierenden Fläche 53 / 3.1.6 Wien’sches Verschiebungsgesetz 53 / 3.1.7 Stefan-Boltzmann-Gesetz 53 / 3.1.8 Lichtleitwert 53 / 3.2 Erfassen und Transfer der Strahlung von Lampen 54 / 3.2.1 Kenngrößen 54 / 3.2.2 Ulbrichtkugel 54 / 3.2.3 Bestrahlungsstärke in der Ulbrichtkugel 54 / 3.3 Lichttechnische Größen, Fotometrie 55 / 3.3.1 Lichtstrom einer roten LED 55 / 3.3.2 Lichtstrom einer Wolfram-Halogen-Lampe 55 / 3.3.3 Hellempfindlichkeitsgrad 56 / 3.3.4 Abstrahlcharakteristik einer LED 56 / 3.3.5 Straßenbeleuchtung 57 / 3.3.6 Leuchtdichte der Sonne 57 / 3.4 Lichttechnische Größen, Fotometrie 58 / 3.4.1 Farbwertanteile eines schwarzen Strahlers 58 / 3.4.2 Farbwertanteile einer LED 58 / 3.4.3 Farbwertanteile einer Wolfram-Halogen-Lampe 60 / 3.4.4 Farbmischung 60 / / 4 Wellenoptik 61 / 4.1 Elektromagnetische Wellen 61 / 4.1.1 Sichtbares Spektrum 61 / 4.1.2 Wellengleichung in Abhängigkeit vonder Laufrichtung 61 / 4.1.3 Laufrichtung einer Welle 61 / 4.1.4 Kugelwelle 61 / 4.1.5 Ebene Wellen in verschiedenen Richtungen 62 / 4.1.6 Feldstärken solarer Strahlung 62 / 4.2 Polarisation des Lichts 62 / 4.2.1 Polarisationsformen 62 / 4.2.2 Jones-Vektoren 62 / 4.2.3 Interpretation von Jones-Vektoren 63 / 4.2.4 Gesetz von Malus 63 / 4.2.5 Viertel- und Halbwellenplatte 63 / 4.2.6 Jones Matrizen 63 / 4.2.7 Polarisation durch Reflexion 63 / 4.2.8 Polarisationsfolien 64 / 4.2.9 Gesetz von Malus mit realen Polarisatoren 64 / 4.2.10 Tripel-Polarisator 64 / 4.2.11 Indexellipsoid in einachsigen Kristallen 65 / 4.2.12 Glan-Taylor-Prisma 65 / 4.2.13 Rochon-Prisma 65 / 4.2.14 2/2-Platte nullter Ordnung 66 / 4.2.15 Licht-Modulator 66 / 4.3 Lichtwellen an Grenzflächen 66 / 4.3.1 Fresnel’sche Gleichungen 66 / 4.3.2 Fresnel-Rhombus 66 / 4.3.3 Totalreflexion 67 / 4.3.4 Reflexion an einer Metalloberfläche 67 / 4.4 Interferenz 67 / 4.4.1 Gangunterschied 67 / 4.4.2 Zweistrahlinterferenz 68 / 4.4.3 Laser-Array 68 / 4.4.4 Doppelspalt 68 / 4.4.5 Kohärenzeigenschaften eines Halbleiterlasers 69 / 4.4.6 Kohärenzeigenschaften einer Spektrallampe 69 / 4.4.7 Gruppenindex 69 / 4.4.8 Gruppenindex von Quarzglas 69 / 4.4.9 Holografisches Gitter 70 / 4.4.10 Stehende Wellen im Laser-Resonator 70 / 4.4.11 Farbreflexe einer Seifenlamelle 71 / 4.4.12 Fizeau-Streifen 71 / 4.4.13 Reflexvermindernde Einfachschicht 71 / 4.4.14 Reflexvermindernde Einfachschicht für Unterwasserkamera 72 / 4.4.15 Dielektrischer Spiegel 72 / 4.4.16 Michelson-Interferometer 72 / 4.4.17 Wärmeausdehnung mit Michelson-Interferometer 72 / 4.4.18 Fabry-Perot-Interferometer 73 / 4.4.19 Fabry-Perot-Interferometer -Auflösungsvermögen 73 / 4.5 Beugung 73 / 4.5.1 Huygens’sches Prinzip 73 / 4.5.2 Spaltbeugung 74 / 4.5.3 Beugung am Rechteckspalt 74 / 4.5.4 Intensitätsverhältnisse bei der Spaltbeugung 75 / 4.5.5 Linsenfokus 75 / 4.5.6 Auflösungsvermögen des Auges und Pixelbilder 75 / 4.5.7 Airy-Scheibchen / 4.5.8 Doppelspalt 76 / 4.5.9 Auflösung eines Gitters 76 / 4.5.10 Spektrometer mit Reflexionsgitter 77 / 4.5.11 Lineare Dispersion 77 / 4.6 Gauß’sche Strahlen 77 / 4.6.1 Strahlradius 77 / 4.6.2 Lunar Laser Ranging 77 / 4.6.3 Gaußstrahl 78 / 4.6.4 Laserfokussierung 78 / 4.6.5 Laser mit geringer Divergenz 79 / 4.7 Holografie 7 9 / 4.7.1 Weißlichthologramm 7 9 / 4.7.2 Intensitätsverlauf bei Hologramm-Belichtung 80 / / 5 Quantenoptik 81 / 5.1 Lichtquanten 81 / 5.1.1 Äußerer Fotoeffekt 81 / 5.1.2 Innerer Fotoeffekt 81 / 5.1.3 Lichtdruck 81 / 5.1.4 Druck solarer Photonen 82 / 5.1.5 Photonenenergien und -impulse 83 / 5.1.6 Elektron-Photon-Stoß 83 / 5.2 Welle-Teilchen-Dualismus 83 / 5.2.1 Antreffwahrscheinlichkeit gebeugter Photonen 83 / 5.3 Absorption und Emission von Licht 84 / 5.3.1 Photonabsorption 84 / 5.3.2 Impuls- und Energieerhaltung beider Emission 84 / 5.3.3 Lebensdauer angeregter Elektronen undspektrale Linienbreite 85 / 5.4 Laser 85 / 5.4.1 Verstärkung eines Lasers / 5.4.2 Reflexionsgrad von Laserspiegeln 85 / 5.4.3 Frequenzänderung infolge von Längenänderung 85 / 5.4.4 Monomode-Laser 85 / 5.4.5 Laser-Pulse 86 / 5.4.6 Femtosekundenlaser 86 / / 6 Optoelektronik 87 / 6.1 Halbleiter-Sender 87 / 6.1.1 Temperaturdrift der LED-Farbe 87 / 6.1.2 Wirkungsgrade einer LED 87 / 6.1.3 Plastik-Vergusskörper einer LED 87 / 6.1.4 Modulation einer IRED 88 / 6.1.5 Temperaturabhängigkeit der Laserschwelle 89 / 6.1.6 Abstand longitudinaler Moden 89 / 6.1.7 Modensprünge 89 / 6.1.8 Modulation eines Halbleiterlasers 90 / 6.1.9 Laserschwelle 90 / 6.1.10 DFB-Laser 90 / 6.2 Halbleiter-Detektoren / 6.2.1 Eindringtiefe von Photonen 90 / 6.2.2 Quantenausbeute und Empfindlichkeit 91 / 6.2.3 Detektivität von pin-Fotodioden 91 / 6.2.4 Lawinenfotodiode 91 / 6.2.5 Silicium-Fotodiode 91 / / 7 Führung von Licht in Lichtwellenleitern 93 / 7.1 Einleitung 93 / 7.1.1 Eigenschaften von Lichtwellenleitern 93 / 7.2 Schichtwellenleiter 93 / 7.2.1 Doppelheterostruktur 93 / 7.3 Wellen in zylindrischen Fasern 93 / 7.3.1 Stufenindex-Faser 93 / 7.3.2 Monomode-Faser 94 / 7.3.3 Zusammensetzung des Faserkerns 94 / 7.4 Dämpfung in Lichtwellenleitern 94 / 7.4.1 Dämpfungskoeffizient 94 / 7.4.2 Dämpfung in PMMA 95 / 7.4.3 Abschneidemethode 95 / 7.4.4 Wechsel des Sendelasers 95 / 7.4.5 Nachrichtenübertragung auf POF 95 / 7.5 Dispersion im Lichtwellenleiter 96 / 7.5.1 BitrateeinerStufenindex-Faser 96 / 7.5.2 Bitrate einer Plastikfaser 96 / 7.5.3 Kombination von Dispersionsmechanismen 96 / 7.5.4 Dispersion einer Multimodefaser 96 / / / Teil II Lösungen 99