brechende

Optisch
Elektromagnetische Wellen
Infrarot
Röntgen
Radiowellen
Optik - Elektromagnetische Wellen
Elektromagnetische Wellen sind
transversale Wellen.
Bewegt sich eine Welle in
x-Richtung dann ist:
Das elektrische und das magnetische Feld
stehen senkrecht zueinander!
Aus den Maxwell‘schen Gleichungen folgt die Wellengleichung:
Elektromagnetische Wellen
Wellenlängen- und Frequenzbereiche für elektromagnetische Wellen:
Elektromagnetische Wellen
Wellenlängen- und
Frequenzbereiche für
elektromagnetische
Wellen:
Elektromagnetische Wellen
Prinzipieller
Aufbau eines
Radiosenders
Elektrisches und
magnetisches Feld in
der Nähe einer DipolAntenne
Für die Energie gilt:
Röntgenstrahlen
Elektromagnetische Wellen
Der zeitlich ändernde (oszillierende)
Strom in der Antenne erzeugt ein
zeitlich änderndes Magnetfeld in der
Umgebung der Antenne.
Das elektrische und magnetische
Feld für eine 15 cm lange Antenne.
Elektromagnetische Wellen
Das elektrische Feld der Welle erzeugt in der Dipol-Antenne
einen oszillierenden Strom.
Das magnetische Feld der Welle erzeugt im Antennen-Ring
eine (magnetische) Flussänderung und induziert einen oszillierenden Strom.
Zusammenfassung Optik - elektromagnetische Wellen
Geometrische Optik
Was ist falsch
am Bild?
Edouard Manet
Le Bar aux
Folies-Bergère
Das Huygen‘sche Prinzip
Kugelwelle
Ebene Welle
Beugung
am Hindernis
Brechung und Reflexion von Wellen
Brechung und Reflexion von Wellen
Reflexionsgesetz:
Brechungsgesetz:
Brechungsindex:
Totalreflexion
Für den Grenzwinkel gilt:
Alles wird reflektiert!
Anwendung im Glasfaserkabel:
Totalreflexion
Für den Grenzwinkel gilt:
Alles wird reflektiert!
Luft
Glas
Geometrische Optik - Prinzip von Fermat (1601-1665)
Prinzip von Fermat (1601-1665)
Lichtstrahl zwischen zwei Punkten legt den
kürzesten Lichtweg zurück.
Lichtweg = geometrischer Weg x Brechungsindex
Geometrische Optik - Prinzip von Fermat (1601-1665)
Geometrische Optik - Prisma
Brechungsgesetz:
Brechungsindex:
Der Brechungsindex hängt
von der Wellenlänge ab!
Geometrische Optik - Der Regenbogen
Der Brechungsindex hängt
von der Wellenlänge ab!
Geometrische Optik - Abbildungen
Eine Abbildung ist eine eindeutige Zuordnung zweier Räume
(Gegenstandsraum, Bildraum)
Ein Gegenstand wird abgebildet, es entsteht ein Bild.
Reelle und virtuelle Bilder
Geometrische Optik - Ebener Spiegel
Ebener Spiegel erzeugt ein virtuelles
Bild ohne Verzerrung oder
Grössenänderung
Geometrische Optik - Ebener Spiegel
Ebener Spiegel erzeugt ein virtuelles
Bild ohne Verzerrung oder
Grössenänderung
Was ist in dieser Skizze
falsch?
Geometrische Optik - Ebener Spiegel
Ebener Spiegel erzeugt ein virtuelles
Bild ohne Verzerrung oder
Grössenänderung
Linien sind gestrichelt zu
zeichnen?
Geometrische Optik - Abbildung durch ebene Spiegel
Bemerkung:
Nur halber Spiegel
ist nötig
Geometrische Optik - Abbildung durch Hohlspiegel
Bei sphärischen Spiegeln
treten Vergrösserungen
und Verkleinerungen auf.
Abbildungsgesetz für
Hohlspiegel:
Vergrösserung:
Geometrische Optik - Abbildung durch Hohlspiegel
Bei sphärischen Spiegeln
treten Vergrösserungen
und Verkleinerungen auf.
Abbildungsgesetz für
Hohlspiegel:
C
Vergrösserung:
F
Geometrische Optik, Linsen -
Abbildung durch brechende, sphärische Fläche
brechende, sphärische Fläche
Aus dem Brechungsgesetz
folgt für achsennahe
Strahlen (für kleine Winkel):
Abbildungsgleichung
für sphärische Fläche:
Geometrische Optik, Linsen -
Bildseitiger Brennpunkt
Für
folgt aus der AbbildungsGleichung:
Bildseitiger Brennpunkt:
Geometrische Optik, Linsen -
Gegenstandsseitiger Brennpunkt
Für
folgt aus der AbbildungsGleichung:
Gegenstandsseitiger Brennpunkt:
Verhältnis der
Brennweiten:
Geometrische Optik, Linsen -
Konkave brechende Fläche
Für konkave statt konvexe brechende
Flächen
folgt aus der
Abbildungsgleichung mit
Bemerkung: Es ist immer
Für konkave statt konvexe
brechende Fläche:
Geometrische Optik, Linsen -
Konkave brechende Fläche
Für konkave statt konvexe brechende
Flächen
folgt aus der
Abbildungsgleichung mit
Bemerkung: Es ist immer
Für konkave statt konvexe
brechende Fläche:
Beachte Bezeichnung
vom Brennpunkt!
Geometrische Optik, Linsen -
Einfache, dünne Linsen
Für den Übergang an der
ersten Fläche gilt:
Optische Achse
i)
Für den Übergang an der
zweiten Fläche gilt:
Für dünne Linsen gilt
und damit:
ii)
i) und ii) addieren
Geometrische Optik, Linsen -
Einfache, dünne Linsen
Die beiden Brennweiten sind gleich (auf beiden Seiten der Linse wird
derselbe Brechungsindex angenommen). Dann folgt für
und
Die Grösse
heisst Brechkraft
mit der Einheit Dioptrien
Abbildungsgleichung für dünne Linsen:
Geometrische Optik, Linsen -
Vorzeichenregeln und geometrische Konstruktion
Bei praktischen Anwendungen sind folgende Vorzeichenregeln zu beachten
Lichtstrahlen (spezielle) die für die Konstruktion verwendet werden
Geometrische Optik, Linsen Abbildendes Strahlenbündel
Vergrösserung bei dünnen Linsen:
Abbildendes Strahlenbündel und Vergrösserung
Geometrische Optik, Linsen -
Optische Systeme
Abbildende Systeme die aus dünnen
Linsen zusammengesetzt sind, wie
auch dicke Linsen, können durch zwei
Hauptebenen H charakterisiert werden
Ist wieder
Abbildungsgleichung
und Vergrösserung:
dann gilt:
Geometrische Optik, Linsen -
Optische Systeme, das Auge
Aufbau des
menschlichen
Auges
Korrektur von Kurz- und Weitsichtigkeit
durch Brillen
weitsichtig, Auge zu kurz
kursichtig, Auge zu lang
Geometrische Optik, Linsen Alterssichtigkeit:
Kurzsichtigkeit:
Weitsichtigkeit:
Optische Systeme, das Auge
Geometrische Optik, Linsen -
Sammellinse als Lupe
Gegenstandsweite
ist kleiner als die
Brennweite!
Lupe verschiebt Gegenstand „näher“ zum Auge!
L=25 cm für unser Auge (deutliche Sehweite)
Geometrische Optik, Linsen Linse 1
Linse 2
Gegenstandsweite der Linse 2
Totale Vergrösserung:
Optische Systeme, Linsen-Doublett
Geometrische Optik, Linsen Abbildung durch Linse 1
Optische Systeme, Linsen-Doublett
Geometrische Optik, Linsen Abbildung durch Linse 2
Optische Systeme, Linsen-Doublett
Geometrische Optik, Linsen -
Optische Systeme, Linsen-Doublett
Abbildung durch Linse 1 und durch Linse 2
Geometrische Optik, Linsen -
Beispiel:
Optische Systeme, Mikroskop
Geometrische Optik - Abbildungsfehler
Zusammenfassung Geometrische Optik (1)
Zusammenfassung Geometrische Optik (2)
Zusammenfassung Geometrische Optik (3)
Zusammenfassung Geometrische Optik (4)