Grimsehl Lehrbuch der Physik

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1 Grimsehl Lehrbuch der Physik BAND 3 Optik 16., völlig neu bearbeitete Auflage mit 614 Abbildungen BEGRÜNDET VON PROF. E. GRIMSEHL WEITERGEFÜHRT VON PROF. DR. W. SCHALLREUTER NEU BEARBEITET VON PROF. DR. H. HAFERKORN s LEIPZIG BSB B.G.TEUBNER 1978 VERLAGSGESELLSCHAFT

2 Inhalt 1. LICHT Lichtmodelle Lichtstrahlen Lichtwellen Lichtquanten Gliederung der Optik Ausbreitung des Lichtes Lichtquellen Schatten und Blenden Messung der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum Messung der Lichtgeschwindigkeit in Stoffen Physiologische Optik Der Sehvorgang Die Farbempfindung Optische Täuschungen Beidäugiges Sehen Photometrie Grundbegriffe Visuelle Photometrie Objektive Photometrie Lichtverteilung und Lichtausbeute von Lichtquellen GEOMETRISCHE OPTIK Reflexion des Lichtes Diffuse und gerichtete Reflexion Planspiegel Planspiegelfolgen Brechung des Lichtes Brechungsgesetz Planparallele Platten Totalreflexion Licht- und Bildleitkabel Prismen Fermatsches Prinzip Geometrisch-optische Abbildung mit Spiegeln Geometrisch-optische Abbildung Reflektierende Rotationsflächen Abbildung im paraxialen Gebiet Geometrisch-optische Abbildung mit Linsen Brechende Rotationsflächen Flächenfolgen Zentrierte Linsen Klassifikation der zentrierten Linsen Brennweitenmessung Spezielle Linsen 71 Inhalt 7

3 2.5. Blenden und Abbildungsfehler Öffnungsblende Feldblende Abschattung Öffnungsfehler Feldfehler Farbfehler WELLENOPTIK Interferenz Kohärenz Youngsches Interferometer Fresnelscher Spiegel und Fresnelsches Biprisma Farben dünner Blättchen Interferenzen gleicher Dicke Interferenzen gleicher Neigung Interferenzen an zwei Platten Michelson-Interferometer Interferenzspektroskopie Beugung Huygens-Fresnelsches Prinzip Fresnelsche Beugung Fraunhofersche Beugung an Öffnungen Beugung am Gitter Beugung an Raumgittern Röntgenspektroskopie Polarisation Polarisation durch Reflexion an Dielektrika Doppelbrechung Polarisation durch Doppelbrechung und Beugung Interferenz polarisierter Lichtwellen Elliptisch und zirkulär polarisiertes Licht Drehung der Schwingungsebene Polarisation bei der Metallreflexion! Polarisation der Röntgenstrahlen Dispersion Grundlagen der Dispersion Spektren Infrarotes und ultraviolettes Licht Kennzahlen der Dispersion Grundzüge der Dispersionstheorie Nichtlineare Optik Effekte der nichtlinearen Optik Optische Erscheinungen in der Atmosphäre OPTISCHE INSTRUMENTE UND SYSTEME Wellenoptische Abbildung Beugungsbegrenzte optische Systeme Wellenaberrationen Grundzüge und Anwendungen der Holographie Brillen und Lupen Fehl- und Alterssichtigkeit Vergrößerung Lupen 178 Inhalt 8

4 4.3. Photo- und Projektionsoptik Photographische Abbildung Schärfentiefe und Perspektive Photoobjektive Bildwerfer Mikroskop Zusammengesetztes Mikroskop Beleuchtung im Mikroskop Objektive und Okulare Abbesche Theorie des Mikroskops Mikroskopierverfahren Röntgenmikroskopie Fernrohr Astronomisches Fernrohr Holländisches Fernrohr Erdfernrohre Objektive und Okulare Grundlagen der optischen Übertragungstheorie Inkohärente Übertragung Kohärente Übertragung Partiell-kohärente Übertragung OPTIK IN BEWEGTEN KOORDINATENSYSTEMEN Galileitransformation Inertialsysteme in der Newtonschen Mechanik Doppler-Effekt. Aberration Mitführung Elektrische und magnetische Effekte Lorentztransformation Michelsonversuch Lorentztransformation Bewegte Masse Trägheit der Energie. Relativitätstheorie QUANTENOPTIK. MATERIEWELLEN Lichtstrahlung Klassische Theorie der Lichtausstrahlung Strahlungsgesetze Plancksches Strahlungsgesetz Nichtschwarze Körper Masse und Impuls der Lichtstrahlung Quantencharakter des Lichtes Atomhülle und Spektren Bohrsches Atommodell Bohrsches Korrespondenzprinzip Periodisches System der Elemente Anregungsbedingungen Linienspektren Kontinuierliche Spektren Röntgenspektren Wirkung elektromagnetischer Felder 260 Inhalt 9

5 6.3. Maser und Laser Spontane und induzierte Emission Intensität und Breite der Spektrallinien Prinzip der Maser und Laser Maser Laser Anwendungen der Laser Materiewellen Prinzipien von MAUPERTUIS, HAMILTON, FERMAT De Broglie-Wellen Elektronenoptik Schrödinger-Gleichung Heisenbergs Matrizenmechanik Heisenbergs Unschärferelation 289 TABELLEN 291 Tab. I. Verzeichnis von Formelzeichen 291 Tab. IL Atmosphärische Strahlenbrechung (Refraktion) 292 Tab. III. Brechzahlen. Drehung der Schwingungsebene 292 Tab. IV. Wellenlänge ausgewählter Spektrallinien 293 BILDKORREKTUREN 294 LITERATUR.294 NAMENVERZEICHNIS. 295 SACHVERZEICHNIS 297 BILDQUELLEN 302 Inhalt 10