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Einstieg in das Studienfach Optik in ihren Grundlagen und Anwendungen, gleichzeitig Lernhilfe zur Vertiefung der Lehrinhalte durch zahlreiche Verständnisfragen und Übungsaufgaben am Ende jedes Kapitels (Lösungen am Ende des Buchs).

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Eigenschaften des Lichts 1 / 1.1 Wie Licht entsteht 2 / 1.1.1 Spontane Emission 3 / 1.1.2 Photonenenergie 4 / 1.1.3 Natürliche Linienbreite 5 / 1.1.4 Der Welle-Teilchen-Dualismus 6 / 1.2 Licht als elektromagnetische Welle 6 / 1.2.1 Die Maxwell¿schen Gleichungen 7 / 1.2.2 Charakteristische Größen einer Lichtwelle 9 / 1.2.3 Polarisation von Licht 11 / 1.2.4 Kohärenz 12 / 1.2.5 Das Huygens'sehe Prinzip 13 / 1.3 Das Lichtspektrum 13 / 1.3.1 Wellenlängenbereiche und Lichtfarben 14 / 1.3.2 Lichtquellen 15 / 1.4 Licht-Materie-Wechselwirkungen 16 / 1.4.1 Absorption von Licht 16 / 1.4.2 Lineare und nichtlineare Wechselwirkungen 17 / 1.5 Eigenschaften des Lichts mathematisch 19 / 1.5.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 19 / 1.6 Übungsaufgaben zu Eigenschaften des Lichts 20 / / 2 Grundbegriffe der Optik 23 / 2.1 Brechungsindex und Brechung 24 / 2.1.1 Der Brechungsindex 24 / 2.1.2 Die optische Weglänge 25 / 2.1.3 Brechung und Snellius'sches Brechungsgesetz 26 / 2.1.4 Nichtlinearer Brechungsindex und Suszeptibilität 27 / 2.1.5 Doppelbrechung 29 / 2.2 Dispersion 30 / 2.2.1 Zur Entstehung der Dispersion 30 / 2.2.2 Die Seilmeier-Gleichung 31 / 2.3 Absorption und Transmission 31 / 2.3.1 Der komplexe Brechungsindex 32 / 2.3.2 Der Transmissionsgrad 34 / 2.4 Reflexion 35 / 2.4.1 Die Fresnel'schen Formeln 37 / 2.4.2 Der Brewster-Winkel 38 / 2.4.3 Der Grenzwinkel der Totalreflexion 39 / 2.5 Interferenz 41 / 2.5.1 Konstruktive und destruktive Interferenz 41 / 2.5.2 Interferenzbedingungen 42 / 2.5.3 Farben dünner Blättchen 43 / 2.6 Beugung 43 / 2.6.1 Beugung am Spalt 44 / 2.6.2 Beugung an Hindernissen 46 / 2.7 Streuung 47 / 2.8 Grundbegriffe der Optik mathematisch 49 / 2.8.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 49 / 2.9 Übungsaufgaben zu Grundbegriffen der Optik 51 / / 3 Optische Materialien 55 / 3.1 Optische Gläser 56 / 3.1.1 Bestandteile optischer Gläser 56 / 3.1.2 Der Aggregatzustand von Glas 57 / 3.1.3 Herstellung optischer Gläser 58 / 3.1.4 Charakterisierung optischer Gläser 59 / 3.2 Optische Sondermaterialien 63 / 3.2.1 Kristalle 63 / 3.2.2 Glaskeramik 65 / 3.2.3 Gradientenindexmaterialien 65 / 3.2.4 Kunststoffe 66 / 3.2.5 Optische Flüssigkeiten 67 / 3.3 Optische Materialien mathematisch 68 / 3.3.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 68 / 3.4 Übungsaufgaben zu optischen Materialien 69 / / 4 Optische Komponenten 71 / 4.1 Planplatten 72 / 4.2 Prismen 74 / 4.2.1 Umlenkprismen und Umkehrprismen 76 / 4.2.2 Dispersionsprismen 78 / 4.3 Spiegel 78 / 4.4 Linsen 80 / 4.5 Optische Schichten 86 / 4.5.1 Reflexionsschichten 86 / 4.5.2 Antireflexschichten 88 / 4.5.3 Filterschichten 88 / 4.6 Beugungsgitter 90 / 4.7 Polarisatoren und Verzögerungsplatten 91 / 4.7.1 Polarisatoren und Polarisationsfilter 91 / 4.7.2 Verzögerungsplatten 95 / 4.8 Strahlteiler 95 / 4.9 Optische Fasern 97 / 4.9.1 Stufenindexfasern 97 / 4.9.2 Gradientenindexfasern 100 / 4.10 Optische Komponenten mathematisch 100 / 4.10.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 100 / 4.11 Übungsaufgaben zu optischen Komponenten 104 / / 5 Optische Abbildung und Abbildungsfehler 109 / 5.1 Abbildungsmodelle HO / 5.1.1 Das paraxiale Abbildungsmodell 111 / 5.1.2 Das geometrisch-optische Abbildungsmodell 112 / 5.1.3 Das wellenoptische Abbildungsmodell 112 / 5.1.4 Die Auflösungsgrenze 113 / 5.2 Optische Abbildungen 114 / 5.2.1 Paraxiale Größen 114 / 5.2.2 Reelle und virtuelle Abbildungen 116 / 5.3 Die Abbildungsgleichungen 117 / 5.3.1 Abbildung durch eine Einzellinse 117 / 5.3.2 Abbildung durch zwei Einzellinsen 118 / 5.4 Matrizenoptik 119 / 5.5 Abbildungsfehler 122 / 5.5.1 Sphärische Aberration 122 / 5.5.2 Chromatische Aberration 124 / 5.5.3 Asymmetriefehler 127 / 5.5.4 Astigmatismus 128 / 5.5.5 Petzval'sche Bildfeldwölbung 129 / 5.5.6 Die Verzeichnung 129 / 5.5.7 Geisterbilder 130 / 5.5.8 Wellenaberration 131 / 5.5.9 Kontrastübertragung 132 / 5.5.10 Darstellung von Abbildungsfehlern 132 / 5.6 Optische Abbildung und Abbildungsfehler mathematisch 133 / 5.6.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick: 133 / 5.7 Übungsaufgaben zu optischer Abbildung und Abbildungsfehlern 136 / / 6 Optische Systeme und Geräte 141 / 6.1 Das Auge 142 / 6.1.1 Aufbau des Auges 142 / 6.1.2 Sehfehler 143 / 6.2 Lupen 144 / 6.3 Objektive und Okulare 145 / 6.4 Teleskope 146 / 6.4.1 Linsenteleskope 146 / 6.4.2 Spiegelteleskope 147 / 6.5 Mikroskope 148 / 6.6 Interferometer 149 / 6.6.1 Das Michelson-Interferometer 150 / 6.6.2 Das Mach-Zehnder-Interferometer 151 / 6.6.3 Das Fizeau-Interferometer 152 / 6.6.4 Das Fabry-Perot-Interferometer 152 / 6.7 Optische Profilometer 153 / 6.7.1 Autofokussensoren 154 / 6.7.2 Weißlichtsensoren 154 / 6.7.3 Konfokalsensoren 154 / 6.8 Spektrometer 155 / 6.8.1 Gitterspektrometer 155 / 6.8.2 Prismenspektrometer 157 / 6.9 Optische Schalter und Isolatoren 158 / 6.9.1 Akustooptische Modulatoren 158 / 6.9.2 Faraday-Rotatoren und Isolatoren 158 / 6.9.3 Pockels-Zellen 158 / 6.9.4 Passive optische Schalter 159 / 6.10 Optische Systeme und Geräte mathematisch 159 / 6.10.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 159 / 6.11 Übungsaufgaben zu optischen Systemen und Geräten 161 / / 7 Laserquellen und Laserlicht 163 / 7.1 Das Laserprinzip 165 / 7.1.1 Die Besetzungsinversion 166 / 7.1.2 Stimulierte Emission 167 / 7.2 Aufbau eines Lasers 169 / 7.2.1 Bestandteile eines Lasers 169 / 7.2.2 Betriebsarten eines Lasers 171 / 7.3 Lasertypen 173 / 7.3.1 Gas-, Festkörper- und Farbstofflaser 173 / 7.3.2 Laserschutzklassen 174 / 7.4 Eigenschaften von Laserlicht 175 / 7.4.1 Lasermoden 175 / 7.4.2 Divergenz von Laserlicht 177 / 7.4.3 Ausbreitung von Laserstrahlen 178 / 7.5 Laseranwendungen 181 / 7.5.1 Laserbasierte Fertigung 181 / 7.5.2 Laserbasierte Messtechnik 182 / 7.5.3 Datenspeicherung und-Übertragung 183 / 7.5.4 Lasermedizin 183 / 7.6 Laserquellen und Laserlicht mathematisch 185 / 7.6.1 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick 185 / 7.7 Übungsaufgaben zu Laserquellen und Laserlicht 186 / / Anhang 189 / Weiterführende Literatur 223 / Stichwortverzeichnis 225