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Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Aufgaben mit Lösungen

Autor	Rolf Martin
Verlag	Carl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr	2018
Seitenanzahl	200 Seiten
ISBN	9783446457690
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	221,99 EUR

Das vorliegende Übungsbuch ist eine passende Ergänzung zum Lehrbuch 'Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler' 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 auf das Lehrbuch 'Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler' optimal abgestimmt sind. Diese Übungen helfen bei der Vertiefung des Stoffes im Grundlagen-Teil des Lehrbuches 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 Ingenieure und Naturwissenschaftler, die bereits mit optischen Technologien befasst sind oder aber sich einen Zugang erarbeiten wollen.

Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Rolf Martin lehrte an der Hochschule Esslingen 30 Jahre lang Physik und insbesondere Optoelektronik sowie technische Optik und Lasertechnik.

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Leseprobe

2 Geometrische Optik
2.1 Lichtstrahlen, opt. Abb.
2.2 Fermat'sches Prinzip
2.3 Reflexion von Lichtstrahlen
2.4 Brechung des Lichts
2.5 Brechung an gekrümmten Flächen
2.6 Abbildung durch Linsen
2.7 Matrixmethode
2.8 Strahlbegrenzungen
2.9 Abbildungsfehler
2.10 Optische Instrumente
3 Radio- u. Fotometrie
3.1 Strahlungsphys. Größen
3.2 Erfassen der Strahlung
3.3 Lichttechnische Größen
3.4 Farbmetrik
4 Wellenoptik
4.1 Elektromagnetische Wellen
4.2 Polarisation
4.3 Lichtwellen an Grenzflächen
4.4 Interferenz
4.5 Beugung
4.6 Gauß'sche Strahlen
4.7 Holografie
5 Quantenoptik
5.1 Lichtquanten
5.2 Welle-Teilchen-Dualismu
5.3 Absorpt. + Emiss. von Licht
5.4 Laser
6 Optoelektronik
6.1 Halbleiter-Sender
6.2 Halbleiter-Detektoren
7 Lichtwellenleiter
7.1 Einleitung
7.2 Schichtwellenleiter
7.3 Wellen in zylindrischen Fas.
7.4 Dämpfung in LWL
7.5 Dispersion in LWL

Inhaltsverzeichnis

Vorwort	8
Inhalt	10
Zum?Geleit	22
Teil?I Aufgaben	24
1Einleitung	26
1.1?Lichtwellenlängen	26
1.2?Welleneigenschaften	26
2Geometrische Optik	28
2.1?Lichtstrahlen, optische Abbildung	28
2.2?Fermat’sches Prinzip	28
2.3?Reflexion von Lichtstrahlen	28
2.3.1?Reflexionsgesetz aus Fermat’schem Prinzip	28
2.3.2?Winkelspiegel	28
2.3.3?Rotierende Flüssigkeit als Parabolspiegel	29
2.3.4?Konstruktive Verfolgung eines schiefen Strahls bei einem Spiegel	29
2.3.5?Abbildung eines weit entfernten Gegenstands durch einen Hohlspiegel	29
2.3.6?Newton’sche Abbildungsgleichung beim Hohlspiegel	30
2.3.7?Abbildung durch Hohl- und Wölbspiegel	30
2.3.8?Vergrößerung eines Kosmetikspiegels	30
2.4?Brechung des Lichts	31
2.4.1?Brechungsgesetz aus Fermat’schem Prinzip	31
2.4.2?Codenummern optischer Gläser	31
2.4.3?Brechung an einem Glaswürfel	31
2.4.4?Brechung und Totalreflexion an einem Prisma	31
2.4.5?Brechzahlbestimmung	32
2.4.6?Numerische Apertur einer Glasfaser	32
2.4.7?Minimaler Ablenkwinkel am Prisma	32
2.5?Brechung an gekrümmten Flächen	32
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
2.7?Matrixmethoden der Gauß’schen Optik	39
2.7.1?Laserschneidkopf	39
2.7.2?Dreilinsiges System	40
2.7.3?Systemmatrix	40
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
2.8?Strahlbegrenzungen	42
2.8.1?Pupillen	42
2.8.2?Pupillenlagen und Öffnungswinkel	42
2.8.3?Pupillen und Öffnungswinkel eines Systems	43
2.8.4?Luken	43
2.8.5?Luken und Pupillen	43
2.8.6?Fernrohr mit Feldblende und Feldlinse	43
2.9?Abbildungsfehler	44
2.9.1?Fehlerarten	44
2.9.2?Farbfehler	44
2.9.3?Linsenanordnung für minimalen Öffnungsfehler	44
2.9.4?Linse bester Form	44
2.9.5?Reduktion der Koma	44
2.9.6?Beseitigung des Astigmatismus	45
2.9.7?Achromatisches Dublett	45
2.10?Optische Instrumente	45
2.10.1?Augenmodell mit Matrizenmethoden	45
2.10.2?Akkomodation der Augenlinse	46
2.10.3?Korrektur der Kurzsichtigkeit mit Kontaktlinse	46
2.10.4?Lupenvergrößerung	47
2.10.5?Huygens-Okular	47
2.10.6?Mikroskopvergrößerung	47
2.10.7?Förderliche Vergrößerung eines Mikroskops	47
2.10.8?Astronomisches Fernrohr	48
2.10.9?Galilei’sches Fernrohr	48
2.10.10?Auflösungsvermögen einer Digitalkamera	48
2.10.11?Schärfentiefe bei Nahaufnahmen	49
3Radio- und Fotometrie	50
3.1?Strahlungsphysikalische Größen, Radiometrie	50
3.1.1?Kollimationsausbeute bei Kugelstrahler	50
3.1.2?Kollimationsausbeute bei Lambert-Strahler	50
3.1.3?Abstrahlung einer LED	51
3.1.4?Ebene Fläche strahlt auf Detektor	51
3.1.5?Strahldichte einer diffus reflektierenden Fläche	52
3.1.6?Wien’sches Verschiebungsgesetz	52
3.1.7?Stefan-Boltzmann-Gesetz	52
3.1.8?Lichtleitwert	52
3.2?Erfassen und Transfer der Strahlung von?Lampen	53
3.2.1?Kenngrößen	53
3.2.2?Ulbrichtkugel	53
3.2.3?Bestrahlungsstärke in der Ulbrichtkugel	53
3.3?Lichttechnische Größen, Fotometrie	54
3.3.1?Lichtstrom einer roten LED	54
3.3.2?Lichtstrom einer Wolfram-Halogen-Lampe	54
3.3.3?Hellempfindlichkeitsgrad	55
3.3.4?Abstrahlcharakteristik einer LED	55
3.3.5?Straßenbeleuchtung	56
3.4?Lichttechnische Größen, Fotometrie	56
3.4.1?Farbwertanteile eines schwarzen Strahlers	56
3.4.2?Farbwertanteile einer LED	56
3.4.3?Farbwertanteile einer Wolfram-Halogen-Lampe	58
3.4.4?Farbmischung	58
4Wellenoptik	60
4.1?Elektromagnetische Wellen	60
4.1.1?Sichtbares Spektrum	60
4.1.2?Wellengleichung in Abhängigkeit von der Laufrichtung	60
4.1.3?Laufrichtung einer Welle	60
4.1.4?Kugelwelle	60
4.1.5?Ebene Wellen in verschiedenen Richtungen	61
4.1.6?Feldstärken solarer Strahlung	61
4.2?Polarisation des Lichts	61
4.2.1?Polarisationsformen	61
4.2.2?Jones-Vektoren	61
4.2.3?Interpretation von Jones-Vektoren	62
4.2.4?Gesetz von Malus	62
4.2.5?Viertel- und Halbwellenplatte	62
4.2.6?Jones Matrizen	62
4.2.7?Polarisation durch Reflexion	62
4.2.8?Polarisationsfolien	63
4.2.9?Gesetz von Malus mit realen Polarisatoren	63
4.2.10?Indexellipsoid in einachsigen Kristallen	63
4.2.11?Glan-Taylor-Prisma	63
4.2.12?Rochon-Prisma	64
4.2.13??/2-Platte nullter Ordnung	64
4.2.14?Licht-Modulator	65
4.3?Lichtwellen an Grenzflächen	65
4.3.1?Fresnel’sche Gleichungen	65
4.3.2?Fresnel-Rhombus	65
4.3.3?Totalreflexion	65
4.3.4?Reflexion an einer Metalloberfläche	66
4.4?Interferenz	66
4.4.1?Gangunterschied	66
4.4.2?Zweistrahlinterferenz	66
4.4.3?Laser-Array	67
4.4.4?Doppelspalt	67
4.4.5?Kohärenzeigenschaften eines Halbleiterlasers	67
4.4.6?Kohärenzeigenschaften einer Spektrallampe	68
4.4.7?Gruppenindex	68
4.4.8?Gruppenindex von Quarzglas	68
4.4.9?Holografisches Gitter	68
4.4.10?Stehende Wellen im Laser-Resonator	69
4.4.11?Farbreflexe einer Seifenlamelle	69
4.4.12?Fizeau-Streifen	70
4.4.13?Reflexvermindernde Einfachschicht	70
4.4.14?Reflexvermindernde Einfachschicht für Unterwasserkamera	70
4.4.15?Dielektrischer Spiegel	70
4.4.16?Michelson-Interferometer	71
4.4.17?Wärmeausdehnung mit Michelson-Interferometer	71
4.4.18?Fabry-Perot-Interferometer	71
4.5?Beugung	72
4.5.1?Huygens’sches Prinzip	72
4.5.2?Spaltbeugung	72
4.5.3?Intensitätsverhältnisse bei der Spaltbeugung	73
4.5.4?Linsenfokus	73
4.5.5?Auflösungsvermögen des Auges und Pixelbilder	73
4.5.6?Airy-Scheibchen	73
4.5.7?Doppelspalt	74
4.5.8?Auflösung eines Gitters	74
4.5.9?Spektrometer mit Reflexionsgitter	75
4.5.10?Lineare Dispersion	75
4.6?Gauß’sche Strahlen	75
4.6.1?Strahlradius	75
4.6.2?Lunar Laser Ranging	75
4.6.3?Gaußstrahl	76
4.6.4?Laserfokussierung	76
4.6.5?Laser mit geringer Divergenz	77
4.7?Holografie	77
4.7.1?Weißlichthologramm	77
4.7.2?Intensitätsverlauf bei Hologramm-Belichtung	78
5Quantenoptik	80
5.1?Lichtquanten	80
5.1.1?Äußerer Fotoeffekt	80
5.1.2?Innerer Fotoeffekt	80
5.1.3?Lichtdruck	80
5.1.4?Druck solarer Photonen	81
5.1.5?Photonenenergien und -impulse	82
5.2?Welle-Teilchen-Dualismus	82
5.2.1?Antreffwahrscheinlichkeit gebeugter Photonen	82
5.3?Absorption und Emission von Licht	83
5.3.1?Photonabsorption	83
5.3.2?Impuls- und Energieerhaltung bei der Emission	83
5.3.3?Lebensdauer angeregter Elektronen und spektrale Linienbreite	83
5.4?Laser	84
5.4.1?Verstärkung eines Lasers	84
5.4.2?Reflexionsgrad von Laserspiegeln	84
5.4.3?Frequenzänderung infolge von Längenänderung	84
5.4.4?Monomode-Laser	84
5.4.5?Laser-Pulse	84
5.4.6?Femtosekundenlaser	85
6Optoelektronik	86
6.1?Halbleiter-Sender	86
6.1.1?Temperaturdrift der LED-Farbe	86
6.1.2?Wirkungsgrade einer LED	86
6.1.3?Plastik-Vergusskörper einer LED	86
6.1.4?Modulation einer IRED	87
6.1.5?Temperaturabhängigkeit der Laserschwelle	88
6.1.6?Abstand longitudinaler Moden	88
6.1.7?Modensprünge	88
6.1.8?Modulation eines Halbleiterlasers	89
6.1.9?Laserschwelle	89
6.1.10?DFB-Laser	89
6.2?Halbleiter-Detektoren	90
6.2.1?Eindringtiefe von Photonen	90
6.2.2?Quantenausbeute und Empfindlichkeit	90
6.2.3?Detektivität von pin-Fotodioden	90
6.2.4?Lawinenfotodiode	90
7Führung von Licht in?Lichtwellenleitern	92
7.1?Einleitung	92
7.1.1?Eigenschaften von Lichtwellenleitern	92
7.2?Schichtwellenleiter	92
7.2.1?Doppelheterostruktur	92
7.3?Wellen in zylindrischen Fasern	92
7.3.1?Stufenindex-Faser	92
7.3.2?Monomode-Faser	93
7.3.3?Zusammensetzung des Faserkerns	93
7.4?Dämpfung in Lichtwellenleitern	93
7.4.1?Dämpfungskoeffizient	93
7.4.2?Dämpfung in PMMA	94
7.4.3?Abschneidemethode	94
7.4.4?Wechsel des Sendelasers	94
7.4.5?Nachrichtenübertragung auf POF	94
7.5?Dispersion im Lichtwellenleiter	95
7.5.1?Bitrate einer Stufenindex-Faser	95
7.5.2?Bitrate einer Plastikfaser	95
7.5.3?Kombination von Dispersionsmechanismen	95
Teil?II Lösungen	96
1Einleitung	98
1.1?Lichtwellenlängen	98
1.2?Welleneigenschaften	98
2Geometrische Optik	100
2.1?Lichtstrahlen, optische Abbildung	100
2.3?Reflexion von Lichtstrahlen	100
2.3.1?Reflexionsgesetz aus Fermat’schem Prinzip	100
2.3.2?Winkelspiegel	100
2.3.3?Rotierende Flüssigkeit als Parabolspiegel	101
2.3.4?Konstruktive Verfolgung eines schiefen Strahls bei einem Spiegel	102
2.3.5?Abbildung eines weit entfernten Gegenstands durch einen Hohlspiegel	102
2.3.6?Newton’sche Abbildungsgleichung beim Hohlspiegel	102
2.3.7?Abbildung durch Hohl- und Wölbspiegel	103
2.3.8?Vergrößerung eines Kosmetikspiegels	103
2.4?Brechung des Lichts	104
2.4.1?Brechungsgesetz aus Fermat’schem Prinzip	104
2.4.2?Codenummern optischer Gläser	105
2.4.3?Brechung an einem Glaswürfel	105
2.4.4?Brechung und Totalreflexion an einem Prisma	105
2.4.5?Brechzahlbestimmung	106
2.4.6?Numerische Apertur einer Glasfaser	106
2.4.7?Minimaler Ablenkwinkel am Prisma	106
2.5?Brechung an gekrümmten Flächen	108
2.5.1?Kartesisches Ovaloid	108
2.5.2?Vergleich Kartesisches Ovaloid und Kugelfläche	109
2.5.3?Stablinse mit Abbe’scher Invariante	109
2.5.4?Kugellinse mit Abbe’scher Invariante	110
2.5.5?Kugelförmiges Aquarium	110
2.6?Abbildung durch Linsen	110
2.6.1?Linse an Luft und Wasser	110
2.6.2?Brennweite in Abhängigkeit vom umgebenden Medium	111
2.6.3?Linsenschleifergleichung	111
2.6.4?Linsenschleifergleichung	112
2.6.5?Bessel-Verfahren zur Brennweitenbestimmung	113
2.6.6?Abbildungsfälle bei einer Sammellinse	113
2.6.7?Abbildungsfälle bei einer Zerstreuungslinse	113
2.6.8?Abbildung eines weit entfernten Gegenstandes	114
2.6.9?Linsensystem mit drei Linsen	114
2.6.10?Dicke Linse, Fermat’sches Prinzip	115
2.6.11?Abbildung durch eine dicke Plankonvexlinse	115
2.6.12?Brennweite einer dicken Plankonvexlinse	116
2.6.13?Brennweite und Hauptebenen einer dicken Meniskuslinse	116
2.6.14?Brechkraft einer dicken Bikonvexlinse	116
2.6.15?Stablinse	117
2.6.16?Anamorphotische Abbildung	118
2.6.17?Linsensystem aus zwei Sammellinsen	119
2.6.18?Linsensystem aus Sammel- und Zerstreuungslinse	120
2.6.19?Achromat	121
2.7?Matrixmethoden der Gauß’schen Optik	122
2.7.1?Laserschneidkopf	122
2.7.2?Dreilinsiges System	123
2.7.3?Systemmatrix	124
2.7.4?Kollimation mit GRIN-Linse	125
2.7.5?Abbildung mit GRIN-Linse	126
2.7.6?Unterwasserlampe	127
2.7.7?Dünne Linse in verschiedenen Medien	129
2.7.8?Kombination aus Zerstreuungslinse und Hohlspiegel	130
2.8?Strahlbegrenzungen	131
2.8.1?Pupillen	131
2.8.2?Pupillenlagen und Öffnungswinkel	131
2.8.3?Pupillen und Öffnungswinkel eines Systems	133
2.8.4?Luken	133
2.8.5?Luken und Pupillen	134
2.8.6?Fernrohr mit Feldblende und Feldlinse	135
2.9?Abbildungsfehler	136
2.9.1?Fehlerarten	136
2.9.2?Farbfehler	136
2.9.3?Linsenanordnung für minimalen Öffnungsfehler	137
2.9.4?Linse bester Form	137
2.9.5?Reduktion der Koma	137
2.9.6?Beseitigung des Astigmatismus	138
2.9.7?Achromatisches Dublett	138
2.10?Optische Instrumente	138
2.10.1?Augenmodell mit Matrizenmethoden	138
2.10.2?Akkomodation der Augenlinse	140
2.10.3?Korrektur der Kurzsichtigkeit mit Kontaktlinse	142
2.10.4?Lupenvergrößerung	142
2.10.5?Huygens-Okular	143
2.10.6?Mikroskopvergrößerung	144
2.10.7?Förderliche Vergrößerung eines Mikroskops	145
2.10.8?Astronomisches Fernrohr	145
2.10.9?Galilei’sches Fernrohr	146
2.10.10?Auflösungsvermögen einer Digitalkamera	147
2.10.11?Schärfentiefe bei Nahaufnahmen	148
3Radio- und Fotometrie	150
3.1?Strahlungsphysikalische Größen, Radiometrie	150
3.1.1?Kollimationsausbeute bei Kugelstrahler	150
3.1.2?Kollimationsausbeute bei Lambert-Strahler	150
3.1.3?Abstrahlung einer LED	151
3.1.4?Ebene Fläche strahlt auf Detektor	152
3.1.5?Strahldichte einer diffus reflektierenden Fläche	153
3.1.6?Wien’sches Verschiebungsgesetz	154
3.1.7?Stefan-Boltzmann-Gesetz	154
3.1.8?Lichtleitwert	155
3.2?Erfassen und Transfer der Strahlung von?Lampen	156
3.2.1?Kenngrößen	156
3.2.2?Ulbrichtkugel	157
3.2.3?Bestrahlungsstärke in der Ulbrichtkugel	158
3.3?Lichttechnische Größen, Fotometrie	159
3.3.1?Lichtstrom einer roten LED	159
3.3.2?Lichtstrom einer Wolfram-Halogen-Lampe	160
3.3.3?Hellempfindlichkeitsgrad	161
3.3.4?Abstrahlcharakteristik einer LED	162
3.3.5?Straßenbeleuchtung	162
3.4?Lichttechnische Größen, Fotometrie	163
3.4.1?Farbwertanteile eines schwarzen Strahlers	163
3.4.2?Farbwertanteile einer LED	163
3.4.3?Farbwertanteile einer Wolfram-Halogen-Lampe	164
3.4.4?Farbmischung	165
4Wellenoptik	168
4.1?Elektromagnetische Wellen	168
4.1.1?Sichtbares Spektrum	168
4.1.2?Wellengleichung in Abhängigkeit von der Laufrichtung	168
4.1.3?Laufrichtung einer Welle	168
4.1.4?Kugelwelle	168
4.1.5?Ebene Wellen in verschiedenen Richtungen	169
4.1.6?Feldstärken solarer Strahlung	170
4.2?Polarisation des Lichts	170
4.2.1?Polarisationsformen	170
4.2.2?Jones-Vektoren	170
4.2.3?Interpretation von Jones-Vektoren	172
4.2.4?Gesetz von Malus	173
4.2.5?Viertel- und Halbwellenplatte	174
4.2.6?Jones Matrizen	175
4.2.7?Polarisation durch Reflexion	177
4.2.8?Polarisationsfolien	178
4.2.9?Gesetz von Malus mit realen Polarisatoren	178
4.2.10?Indexellipsoid in einachsigen Kristallen	179
4.2.11?Glan-Taylor-Prisma	179
4.2.12?Rochon-Prisma	180
4.2.13??/2-Platte nullter Ordnung	181
4.2.14?Licht-Modulator	182
4.3?Lichtwellen an Grenzflächen	183
4.3.1?Fresnel’sche Gleichungen	183
4.3.2?Fresnel-Rhombus	185
4.3.3?Totalreflexion	185
4.3.4?Reflexion an einer Metalloberfläche	186
4.4?Interferenz	186
4.4.1?Gangunterschied	186
4.4.2?Zweistrahlinterferenz	187
4.4.3?Laser-Array	188
4.4.4?Doppelspalt	188
4.4.5?Kohärenzeigenschaften eines Halbleiterlasers	189
4.4.6?Kohärenzeigenschaften einer Spektrallampe	189
4.4.7?Gruppenindex	189
4.4.8?Gruppenindex von Quarzglas	190
4.4.9?Holografisches Gitter	191
4.4.10?Stehende Wellen im Laser-Resonator	191
4.4.11?Farbreflexe einer Seifenlamelle	191
4.4.12?Fizeau-Streifen	192
4.4.13?Reflexvermindernde Einfachschicht	193
4.4.14?Reflexvermindernde Einfachschicht für Unterwasserkamera	193
4.4.15?Dielektrischer Spiegel	194
4.4.16?Michelson-Interferometer	194
4.4.17?Wärmeausdehnung mit Michelson-Interferometer	194
4.4.18?Fabry-Perot-Interferometer	195
4.5?Beugung	196
4.5.1?Huygens’sches Prinzip	196
4.5.2?Spaltbeugung	197
4.5.3?Intensitätsverhältnisse bei der Spaltbeugung	198
4.5.4?Linsenfokus	198
4.5.5?Auflösungsvermögen des Auges und Pixelbilder	198
4.5.6?Airy-Scheibchen	199
4.5.7?Doppelspalt	200
4.5.8?Auflösung eines Gitters	201
4.5.9?Spektrometer mit Reflexionsgitter	201
4.5.10?Lineare Dispersion	202
4.6?Gauß’sche Strahlen	202
4.6.1?Strahlradius	202
4.6.2?Lunar Laser Ranging	203
4.6.3?Gaußstrahl	203
4.6.4?Laserfokussierung	204
4.6.5?Laser mit geringer Divergenz	205
4.7?Holografie	205
4.7.1?Weißlichthologramm	205
4.7.2?Intensitätsverlauf bei Hologramm-Belichtung	206
5Quantenoptik	208
5.1?Lichtquanten	208
5.1.1?Äußerer Fotoeffekt	208
5.1.2?Innerer Fotoeffekt	209
5.1.3?Lichtdruck	209
5.1.4?Druck solarer Photonen	209
5.1.5?Photonenenergien und -impulse	210
5.2?Welle-Teilchen-Dualismus	210
5.2.1?Antreffwahrscheinlichkeit gebeugter Photonen	210
5.3?Absorption und Emission von Licht	212
5.3.1?Photonabsorption	212
5.3.2?Impuls- und Energieerhaltung bei der Emission	212
5.3.3?Lebensdauer angeregter Elektronen und spektrale Linienbreite	213
5.4?Laser	214
5.4.1?Verstärkung eines Lasers	214
5.4.2?Reflexionsgrad von Laserspiegeln	214
5.4.3?Frequenzänderung infolge von Längenänderung	214
5.4.4?Monomode-Laser	215
5.4.5?Laser-Pulse	215
5.4.6?Femtosekundenlaser	216
6Optoelektronik	218
6.1?Halbleiter-Sender	218
6.1.1?Temperaturdrift der LED-Farbe	218
6.1.2?Wirkungsgrade einer LED	218
6.1.3?Plastik-Vergusskörper einer LED	219
6.1.4?Modulation einer IRED	219
6.1.5?Temperaturabhängigkeit der Laserschwelle	220
6.1.6?Abstand longitudinaler Moden	220
6.1.7?Modensprünge	221
6.1.8?Modulation eines Halbleiterlasers	222
6.1.9?Laserschwelle	222
6.1.10?DFB-Laser	223
6.2?Halbleiter-Detektoren	223
6.2.1?Eindringtiefe von Photonen	223
6.2.2?Quantenausbeute und Empfindlichkeit	223
6.2.3?Detektivität von pin-Fotodioden	224
6.2.4?Lawinenfotodiode	224
7Führung von Licht in?Lichtwellenleitern	226
7.1?Einleitung	226
7.1.1?Eigenschaften von Lichtwellenleitern	226
7.2?Schichtwellenleiter	226
7.2.1?Doppelheterostruktur	226
7.3?Wellen in zylindrischen Fasern	228
7.3.1?Stufenindex-Faser	228
7.3.2?Monomode-Faser	228
7.3.3?Zusammensetzung des Faserkerns	229
7.4?Dämpfung in Lichtwellenleitern	230
7.4.1?Dämpfungskoeffizient	230
7.4.2?Dämpfung in PMMA	231
7.4.3?Abschneidemethode	231
7.4.4?Wechsel des Sendelasers	232
7.4.5?Nachrichtenübertragung auf POF	232
7.5?Dispersion im Lichtwellenleiter	233
7.5.1?Bitrate einer Stufenindex-Faser	233
7.5.2?Bitrate einer Plastikfaser	234
7.5.3?Kombination von Dispersionsmechanismen	234

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