V Vorwort X Gliederung des Gesamtwerkes XII Historische Aspekte zur Lichtausbreitung 1 Das Heron sche Prinzip Reflexion an ebenen und gekrümmten Flächen 1 2 Ansätze von Descartes, Anwendungen auf Brechung und Snellius und Newton Totalreflexion 8 3 Ansätze von Snellius, Kepler, Anwendungen auf Brechung und Fermat und Huygens Totalreflexion 13 4 Das Fermat sche Prinzip Reflexion und Brechung; Abbildung durch Linsen 18 5 Licht als elektromagnetische Lichtgeschwindigkeit und Brechungsindex/ Welle Die Methode der kleinsten Fehlerquadrate 25 Geometrische Optik Geradlinige Lichtausbreitung 6 Licht und Schatten Sonnen- und Mondfinsternisse 34 7 Messung der Lichtgeschwin- Die Drehspiegelmethode nach digkeit I Foucault: Theorie 40 8 Messung der Lichtgeschwin- Die Drehspiegelmethode nach Foucault: digkeit II Auswertung eines Versuchs 43 Reflexion 9 Totalreflexion Hochwasser in Köln oder Mondschein am Rhein? 48 10 Reflexion an einer rotierenden Theorie und Auswertung eines Flüssigkeitsoberfläche Experiments 52 Brechung 11 Planparallele Platte Reflexion und Brechung/ Extremwertbestimmung 56 12 Prisma I Konstruktionen und Berechnungen von Strahlablenkungen 60 13 Prisma II Ablenkung eines Wasserstoffspektrums 65
VI 14 Der Regenbogen Konstruktionen und Berechnungen zum Strahlenverlauf 71 Brechung und Totalreflexion; Einsatz eines Tabellenkalkulationsprogramms 15 Das Brechungsgesetz Einführung in den Umgang mit einem Tabellenkalkulationsprogramm 78 16 Strahlengang durch eine plan- Berechnungen mit Hilfe eines parallele Platte Tabellenkalkulationsprogramms 84 17 Ablenkung durch ein Prisma Berechnungen mit Hilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms 92 18 Totalreflexion und Glasfaser- Berechnungen und Simulationen mit Hilfe Übertragung eines Tabellenkalkulationsprogramms 98 Abbildungen durch Linsen 19 Dicke Linsen Konstruktions- und Berechnungsverfahren 108 20 Linsenkombinationen Zeichnerische und rechnerische Lösungswege 112 21 Der Sehvorgang ohne und Sehfehler und Sehhilfen mit Brille 119 22 Sammellinsen unter Wasser Experimentelle Brennweitenbestimmung und Sehen unter Wasser 125 Weitere Anwendungen geometrischer Optik 23 Das Mikroskop Gesamtvergrößerung des Mikroskops 131 24 Das Astronomische Fernrohr Vergrößerung des Astronomischen Fernrohrs 137 25 Das Galilei sche Fernrohr Lichtwege und Vergrößerung 143 Fotometrie / Radiometrie 26 Die Strahlung eines Wie ändert sich das Spektrum eines Schwarzen Körpers glühenden Körpers mit der Temperatur? 151 27 Fotometrie Zum Umgang mit Größen und Einheiten 154 28 Fotometrische Messmethoden Geschichtliche Entwicklung 159 29 Fotometrie und Ergonomie Probleme der Raum- und Arbeitsplatzbeleuchtung 165 30 Radiometrische Größen bei Die scheinbare Helligkeit der Sterne Lichtquellen 172 31 Strahlungsdruck und Warum es nicht der Lichdruck ist, der Radiometereffekt die Lichtmühle dreht 177
VII Wellenoptik Vorversuche zur Interferenz im anschaulichen Bereich 32 Analoge Interferenzversuche Analyse des Interferenzfeldes mit Wasser- und Schallwellen 182 33 Analoge Beugungsversuche Analyse des Interferenzfeldes beim mit Ultraschall- und Mikro- Doppelspalt und Einzelspalt wellen 187 34 Die Kohärenzbedingung Herleitung und Überprüfung 197 Zweistrahlinterferenz 35 Interferenzen am Biprisma Auswertung von Fotografien zur Wellenlängenmessung 203 36 Interferenzen am Fresnel- Auswertung von Fotografien zur spiegel Wellenlängenmessung 207 37 Newton sche Ringe Wie kommen die farbigen Erscheinungen bei glasgerahmten Dias zustande? 212 Interferometer 38 Die Lummerplatte Fraunhofer Interferenzen gleicher Neigung 216 39 Die optische Wirkungsweise Ein komplexer Lichtschalter des Michelson-Interferometers 221 40 Michelson-Interferometer I Die Dicke einer Seifenlamelle 227 41 Michelson-Interferometer II Die Messung kleiner Längen, Brechungsindex von Luft 230 42 Das Interferometer von Jamin Brechungszahlen von Gasen 235 Vielstrahlinterferenz 43 Interferenzen an einer plan- Wellenlängenbestimmung von parallelen Platte Laserlicht 241 44 Grundlagen des Fabry- Ein hoch auflösendes Spektrometer Perot-Interferometers 247 45 Versuche mit einem Glimmer Die Dicke einer Glimmerplatte Fabry-Perot-Interferometer 254 Beugung und Interferenz... am Spalt 46 Beugung von monochro- Die Wellenlänge von Laserlicht matischem Licht am Spalt 259
VIII 47 Intensitätsverteilung am Berechnung der Intensitäten mit Spalt Zeigerdiagrammen 261 48 Beugung und Interferenz Auswertung einer gemessenen Intenam Einzelspalt sitätsverteilung 266 49 Beugung von monochroma- Foto-Auswertung mit Hilfe der tischem Licht am Doppelspalt Interferenzhyperbeln 272... am Gitter 50 Beugungserscheinungen an Auswertung von Fotografien einiger Strichgittern mit unterschied- Spektren lichen Gitterkonstanten 280 51 Kontinuierliches Beugungs- Auswertung von Spektren 1. Ordnung spektrum am Rowland-Gitter 286 52 Wellenlängenmessung mit Wie lässt sich ein Gitterspektrum auch Strichgittern bei subjektiver ohne Optik beobachten? Beobachtung 291 53 Beugung von Licht an Ultra- Das unsichtbare Gitter schallwellen 295 54 Vermessung einer CD Wie weit liegen die Rillen auf einer CD auseinander? 297 55 Beugung und Interferenz am Wie genau ist die Längeneinteilung einer Reflexionsgitter Schieblehre? 301 56 Beugung von monochromati- Wellenlängenbestimmung in Theorie und schem Licht an einem Punkt- Experiment gitter 305 57 Intensitätsverteilung an Dop- Berechnung der Intensitäten mit Zeigerpelspalt und Gitter diagrammen 310 58 Beugung und Interferenz an Auswertung einer gemessenen Intensi- Mehrfachspalten tätsverteilung 316... an kreisförmigen Strukturen 59 Die Fresnel-Zonen Folgerungen aus dem Huygens-Fresnel - schen Prinzip 321 60 Beugung an kleinen Öffnungen Erklärung mit Hilfe von Fresnel-Zonen 325 Auflösungsvermögen optischer Instrumente 61 Auflösungsvermögen des Wann kann man benachbarte Spektral- Gitters linien noch getrennt beobachten? 330 62 Auflösungsvermögen des Sieht man bei jeder Vergrößerung auch Mikroskops wirklich mehr? 335
IX Holografie 63 Holografie 1 Aufnahme von Punkthologrammen 340 64 Holografie 2 Bildrekonstruktion aus Punkthologrammen 347 Polarisation 65 Polarisation durch Reflexion Brewster sches Gesetz, Gesetz von Malus 355 66 Polarisation von Sonnenlicht Simulation eines Bienenauges durch Streuung 359 67 Faraday-Effekt Überlagerung von zirkular polarisierten Lichtwellen 365 68 Der Pockels-Effekt und der Elektrische Felder beeinflussen die Kerr-Effekt Lichtausbreitung 372 69 Energietransport durch Licht- Reflexion und Polarisation an Glas wellen 379... und außerdem 70 Optischer Doppler-Effekt Auswertung des UV-Spektrums eines Sterns 386 71 Linienverbreiterung bei einer Warum verschwinden die Interferenz- Hg-Lampe ringe? 392