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Vorlesungsexperiment Abbildung mit dünnen Sammellinsen p. 61 Dünne Zerstreuungs‐Linsen (Konkavlinsen) 1. Bild: H. Höller& C. Primetshofer, Uni Wien Zerstreuungslinsen erzeugen immer ein aufrechtes, verkleinertes, virtuelles Bild des Objekts 2. Für den Abbildungsmaßstab gilt wieder: B/G=b/g 3. Ebene Wellen → divergente sphärische Wellen p. 62 Vorlesungsexperiment Abbildung mit dünnen Abbildung mit dünnen Zerstreuungslinsen p. 63 Dünne Linsen typische Bauformen Bild aus: http://de.wikipedia.org/wiki/Linse_%28Optik%29 p. 64 Definition der Dioptrie = Brechkraft Die Dioptrie ist die Reziproke Brennweite Beispiel: F=0.25 m → D= 1/0.25 = 4 dpt → / p Typische Dioptriezahlen der Korrekturgläser in der Augenoptik: D= ‐10…10 dpt f= ± 10 …∞ cm (letzteres ist Fensterglas…) Positive Dioptrien = positive Brennweite = Sammellinse p. 65 2.3.3. Dicke Linsen / Linsensysteme Definitionen Bild: H. Höller& C. Primetshofer, Uni Wien Hauptebenen = ‚hypothetische‘ Ebenen, die bei der Konstruktion des Bildes verwendet werden H1 : ‚bricht‘ links einlaufenden Parallelstrahl zum Brennpunkt F2 H2 : ‚bricht‘ rechts einlaufenden Parallelstrahl zum Brennpunkt F1 Numerische Bestimmung: Raytracing (s.u.) Experimentelle Bestimmung: Besselverfahren (s. Praktikum) p. 66 2.3.4 Matrixoptik (1) Einführung am Beispiel der freien Ausbreitung Bild nach: D. Meschede Optik, Licht und Laser, Teubner Verlag Idee: Jede lineare Abbildung kann durch Matrizen formal erfasst werden Relevante Parameter sind Höhe über optischer Achse: r1 Winkel zur optischen Achse α Optische Achse p. 67 Matrixoptik (2) Brechung an ebener Grenzschicht Bild: H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien Keine Änderung im Ort: Änderung im Winkel (Snellius) Transformationsmatrix p. 68 Matrixoptik (3) Brechung an einer sphärischen Grenzschicht Definitionen im Diagramm Keine Änderung im Ort: Keine Änderung im Ort: Änderung im Winkel (Snellius) Änderung im Winkel Transformationsmatrix p. 69 Matrixoptik (4) Brechung an dünner Linse Keine Änderung im Ort: Änderung im Winkel : r1 α2 f Transformationsmatrix Gilt auch für sphärischen Spiegel mit auch für sphärischen Spiegel mit p. 70 Matrixoptik für Linsensysteme oder Spiegelsysteme Die linearen Transformationen werden hintereinander ausgeführt Siehe auch: Dicke Linsen Laserresonatoren… 3D Grafiken in Computerspielen 3D Grafiken in Computerspielen p. 71 Zwei dünne Linsen im direkten Kontakt… r1 α2 f Faustregel: die Brechkraft zweier dünner Linsen im direkten Kontakt ist additiv p. 72 Zwei dünne Linsen im Abstand d d r1 α2 f Eine Vergrößerung des Abstands vergrößert die Brechkraft Unterschied: Brille und Kontaktlinse !! Unterschied: Brille und Kontaktlinse !! p. 73 Abbildungsfehler p. 74 Aus: Wikipedia Sphärische Aberration Beobachtung R d t hl h b kü B kt l Z t l t hl Randstrahlen haben kürzeren Brennpunkt als Zentralstrahlen Bild erscheint unscharf Korrektur: Korrektur: asphärische Linsenformen Ausblenden der achsenfernen Strahlen Verteilen der Linsenkrümmung auf beide Flächen p. 75 Chromatische Aberration und Achromate Der Brechungsindex ist wellenlängenabhängig Blau wird stärker gebrochen als Rot: verschiedene Brennweiten Blau wird stärker gebrochen als Rot: verschiedene Brennweiten Kann in ‚Achromaten‘ und Spiegelsystemen vermieden werden !! Aus: Wikipedia Chromatische Aberration Achromatisches Ensemble p. 76 Astigmatismus = "Punktlosigkeit" Schon bei schmalen schrägen Strahlenbündeln Bild nach: D. Meschede Optik, Licht und Laser, Teubner Verlag Schräger Strahleinfall auf Linse Versch. Winkel zum Lot auf Linse in x‐ und y‐Richtung Die Brennweite ist von der Schnittebene abhängig Meridionale Ebene (in Auslenkung des Strahls) Sagittale Ebene (senkrecht zur Auslenkung des Strahls) Brennlinien statt Brennpunkt : → Astigmatismus Brennlinien statt Brennpunkt : → Astigmatismus Abbildung eines Kreuzgitters M. Czirkovits, P. Dangl, Uni Wien p. 77 Astigmatismus im Versuch: Abbildung eines Kreuzgitters p. 78 "Die" Koma = Schweif (griechisch κόμη = Haar). Spährische Aberration bei breiten schrägen Strahlenbündeln Die Koma gibt es bei sphärischen Linsen und Spiegeln G Gegenmassnahmen h Abblenden der Randstrahlen ‚Aplanate‘ (Objektive oder Spiegel mit Korrektur für die Randstrahlen) (Objektive oder Spiegel mit Korrektur für die Randstrahlen) ‚Aplanate Aus: Unibasel Beispiel: Sternbild im Fernrohr Beispiel: Sternbild im Fernrohr. z Links : fehlerfreie Abbildung z Rechts : starke Koma. Bilder Wikipedia p. 79 Bildfeldwölbung Das Bild wird nicht in einer Ebene, sondern auf einer gewölbten Fläche erzeugt. äc e e eugt. Die Brennweite ist von der Bildhöhe abhängig, Die Brennweite ist von der Bildhöhe abhängig je weiter der Objektpunkt von der Achse entfernt ist , umso mehr ist der Bildpunkt zur Linse hin verschoben. Bildfeldwölbung kann durch Linsensysteme minimiert werden p. 80 Verzeichnungen (sind Blendeneffekte) Abbildungsmaßstab abhängig vom Abstand des Objektpunkts von der optischen Achse j p p Geraden werden dadurch zu Bögen Abnehmende Vergrößerung: Tonne g g Zunehmende Vergrößerung: Kissen Beispiel: Fish‐Eye Objektive (Weitwinkel) Bild aus: Wikipedia p. 81 Bild aus: Wikipedia Schärfentiefe Große Winkeldivergenz Enger Fokus Gute optische Auflösung Aber schlechte Schärfentiefe Aber schlechte Schärfentiefe Die Schärfentiefe wächst mit Längerer Brennweite Sinkender Blende ( di i hl h F k i ) (notwendigerweise schlechtere Fokussierung …) Bei automatischer Belichtung im Fotoapparat Bei automatischer Belichtung im Fotoapparat Landschaft = kleine Blende und lange Belichtungszeit Porträt = große Blende und kurze Belichtungszeit p. 82 Kaustiken: Folgen der sphärischen Aberration Intensitätsüberhöhung an der Einhüllenden eines Strahlenbündels Kata‐Kaustik „Kaffeetassen‐Kaustik“ Reflexion des Strahlenbündels an gewölbter Fläche. mathematisch oft: Kardioide oder Nephroide Dia‐Kaustik „Wasserglas‐Kaustik“ W l K tik“ Brechung eines Strahlenbündels an gewölbter Grenzfläche Ortsabhängige Brechung der Lichtstrahlen gg g Helligkeitsüberhöhung der Einhüllenden aller Strahlen. Bilder aus: Wikipedia p. 83 2.4. Reflektion von Licht p. 84 2.4. 1. Reflektionsgesetz Herleitung über Huygens… Da die Laufzeiten der Wellen gleich sind, müssen auch die Winkel der Einhüllenden gleich sein g Einfallswinkel = Ausfallswinkel Bild nach: Tipler „Physik“, Spektrum Verlag p. 85 Spekulare Reflexion: Das Spiegelgesetz abgeleitet über das Prinzip von Fermat F Fermat: Das Licht wählt den Weg extremaler D Li h ähl d W l Laufzeit ! L f i ! Von P aus ist der scheibare Herkunftsort des Strahls von A in A‘ (verbunden über Lot auf Spiegel) (verbunden über Lot auf Spiegel) Der kürzeste Weg zwischen zwei Punkten ist eine Gerade Der Weg A P B ist somit der kürzeste Weg Der Weg A‐P‐B ist somit der kürzeste Weg → Einfallswinkel = Ausfallswinkel Bild nach: Tipler „Physik“, Spektrum Verlag p. 86 2.4.2. Abbildung mit dem Hohlspiegel Bild nach: Tipler „Physik“, Spektrum Verlag Einsetzen: Ausserdem in parax. Näherung Alle Linsengesetze übertragbar mit: Linsengesetze übertragbar mit: Spiegelgleichung : p. 87 Abbildung mit dem sphärischen Hohlspiegel (Konkavspiegel, positive Krümmung) Gegenstand weiter als Brennpunkt: g>f Verkleinertes, reelles umgekehrtes Bild , g Foto: M. Czirkovits & P. Dangl, Uni Wien Gegenstand näher als Brennpunkt : g<f Aufrechtes, vergrößertes, virtuelles Bild Beispiel: Rasierspiegel p. 88 Brennstrahlen und Parallelstrahlen am sphärischen Hohlspiegel Foto: M. Czirkovits & P. Dangl, Uni Wien p. 89 Abbildung mit dem sphärischen Wölbspiegel (Konvexspiegel, negative Krümmung) Das Bild ist: Virtuell (nicht auf einem Schirm zu fangen) Virtuell (nicht auf einem Schirm zu fangen) Aufrecht Verkleinert Anwendung: Unübersichtliche Straßeneinfahrten Überwachungsspiegel in Geschäften Rückspiegel von Autos Rückspiegel von Autos Warnung auf US-Autospiegeln: "OBJECTS ARE CLOSER THAN THEY APPEAR" p. 90 Wölbspiegel im Wellenbild Bild nach: Tipler „Physik“, Spektrum Verlag p. 91 Abbildungsfehler reflektiver Optiken Chromatische Aberration: NEIN ! Sphärische Aberration: Ja, Kompensation durch Parabolspiegel ! Bildfeldwölbung: ja aber durch Parabolspiegeln kompensierbar Astigmatismus: Ja, Kompensation durch planparallele Platten ! Nur Fokusverlängerung in Einfallsebene Senkrecht dazu f=r/2 p. 92 Stabilitätskriterium für einen 2‐Spiegel‐Laserresonator Bild: D. Meschede Optik, Licht und Laser, Teubner Verlag Äquivalent : 2‐Spiegelresonator ↔ Linsenkette Roundtrip‐Matrix : freie Propagation – Spiegel – freie Propagation – Spiegel Definiere Resonatorparameter p. 93 2‐Spiegel‐Resonator in Matrixoptik … Suche Eigenvektoren Eigenwert: W li t l für fü Wurzel ist reel Wurzel ist rein imaginär für Stabilitätsbedingung |λ|=1 , wenn Wurzel imaginär (dann reproduziert sich der Lichtstrahl) p. 94 Matrixoptik für Spiegelsysteme Der Laserresonator p. 95 2.5. Optische Instrumente p p. 96 2.5.1 Das Auge Linse: 19 ‐ 33 Dioptrien Stäbchen: 125 000 000 Zapfen: 7 000 000 f Netzhaut‐Schaltzellen: 2 000 000 Sehnerv Durchmesser: 3 ‐ 7 mm 7 mm Sehnerv Durchmesser: 3 Nervenfasern im Sehnerv 1 000 000 Sehwinkel eines Zapfens: 0.4'' Retina 1° (17 mrad): 0.29 mm Mindestanzahl für Stäbchen : 5 Photonen 17 Ws Absolute Reizschwelle 2 6 x 10 6 x 10 ‐17 Absolute Reizschwelle 2 ‐ Augeninnendruck: 12 mmHg ‐ 21 mmHg Täglich produzierte Tränenmenge: 1 g Täglich produzierte Tränenmenge: 1 g Brechkraft der Cornea: 43 Dioptrien Brechungsindex Cornea 1.34 g Bild aus: Wikipedia p. 97 Bilder : H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien Kurzsichtigkeit (Myopie) Brennpunkt des entspannten Auges liegt vor (!) der Netzhaut Der Augapfel ist zu lang Die Brechung ist zu stark Die Brennweite zu kurz. Nur nahe Gegenstände (divergierende Strahlen) werden scharf Kann kompensiert werden durch konkave Linsen (defokussierend) Kurzsichtige können ihre Brille nicht als Brennglas verwenden ! Das Auge von Kurzsichtigen erscheint hinter der Brille verkleinert Kurzsichtigkeit: vor der Korrektur Brille: Zerstreuungslinse p. 98 Bilder : H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien Weitsichtigkeit (Hyperopie) Brennpunkt des Auges liegt hinter (!) der Netzhaut Der Augapfel ist zu kurz Die Brechung ist zu schwach Die Brennweite zu lang. Kann kompensiert werden durch konvexe Linsen (fokussierend) Weitsichtige können mit Ihrer Brille im Sonnenlicht Feuer machen. Das Auge von Weitsichtigen erscheint hinter der Brille vergrößert Weitsichtigkeit: vor der Korrektur Brille: Sammellinse p. 99 Augenkrankheiten… Akkomodationsstörungen Nah‐Sehen Nah Sehen erfordert Anpassung der Brechkraft der Linse (Augenmuskeln) erfordert Anpassung der Brechkraft der Linse (Augenmuskeln) Linsen‐Elastizität lässt im Alter nach (Presbyopie), Beginnt ab 40 Jahre Grauer Star (Katarakt) Trübung der Linse (beginnt bei 99% aller Menschen >65 Jahre!!) 1 Millionen Operationen (Kunstlinsen) jährlich in den USA !! illi O i ( li ) jäh li h i d S !! ü ( l k ) Grüner Star (Glaukom) Erhöhung des Augeninnendrucks (4% aller Menschen > 40 Jahre) Bei 80% der Fälle reichen Medikamente Bei 80% der Fälle reichen Medikamente (z.B. Abfluss von Kammerwasser erleichtern, Wasserproduktion senken) 2.5.2 Die Lupe G Gegenstand in der Nähe des Augen‐Nahpunkts (s t d i d Näh d A N h kt ( 0 = 25 cm) 25 ) Bildgröße auf Netzhaut ~ Winkel є = G/s0 Sammellinse dicht vor Auge so dass G in Brennweite der Linse Sammellinse dicht vor Auge, so dass G in Brennweite der Linse G‐Strahlen werden Parallelstrahlen und damit bei entspanntem Auge fokussiert. Bildgröße auf Netzhaut є = G/f Winkelvergrößerung durch f << s0: v=s0/f Gegenstand noch näher an Linse: aufrechtes noch größeres, virtuelles Bild, Auge muss akkommodieren ε Bild : H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien p. 101 Abbildungsmaßstab und Vergrößerung Abbildungsmaßstab = Bildgröße:Objektgröße V= B/G=|b/g| = Bildweite:Objektweite I Ist ausschließlich eine Eigenschaft des abbildenden Instruments hli ßli h i Ei h f d bbild d I Vergrößerung vL = Sehwinkel mit Instrument : Sehwinkel des Auges im Abstand des Nahpunkts ohne Instruments Definition des Nahpunkts: s0=25 cm (Durchschnitt) Für verschiedene Personen kann die Vergrößerung verschieden sein ! p. 102 2.5.3. Das Mikroskop 1. Abbildung mit kurzbrennweitigem Linsensystem (Objektiv) Linsensystem (Objektiv) 2. Reelles vergrößertes Zwischenbild vobj = B/G = t/fobj ~ typ. 2‐100 x 3. Betrachtung des Zwischenbildes über Lupe (Okular) vokk = s0/fokk ~ 5…10 4. Gesamtvergrößerung = Produkt der Teilvergrößerungen vges = vvobj vokk = ts ts0 / fobjfokk 5 5. Bild : H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien Stärkere Vergrößerungen sind nicht Stärkere Vergrößerungen sind nicht sinnvoll (Beugungslimit) p. 103 Mikroskop‐Objektive Achromat: kompensiert chromatische Aberration (primär = nur 2 Farben) Apochromat: kompensiert chromatische Aberration (sekundär ≥ 3 Farben ) A l Aplanat Eliminiert Koma + Bildfeldwölbung 2 x Achromat/Apochromat kombiniert mit Irisblende / p Spezialkonstruktionen für Fluoreszenzanwendungen, UV Mikroskopie … p. 104 Optische Mikroskopie: Schärfentiefe Objektiv kurzer Brennweite hat kleine Schärfentiefe Eine Blende Eine Blende in der Bildebene wählt dann nur eine Ebene im in der Bildebene wählt dann nur eine Ebene im gegenstandsraum für die Detektion aus. Sehr gute Rauschunterdrückung in der Fluoreszenzmikroskopie Bild: H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien p. 105 Konfokales Mikroskop http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Konfokal _microskop_prinzip.svg Scanner verschiebt entweder Probe oder Linsensystem Schärfentiefe und kleine Lochblende: nur Punktabbildung Bild wird gerastert und auf Einzelphotonen Detektor (PMT, APD) abgebildet Konfokal: Beleuchtungs‐ und Detektorlochblende in gleicher Brennweite Erstellung von 3D Bildern möglich ! p. 106 SNOM = Scanning Near‐field Optical Microscope Das optische Nahfeld erlaubt eine Ortsauflösung um 80 nm mit sichtbarem Licht! Beleuchtungs SNOM (Quelle mit 50 80 nm Durchmesser) Beleuchtungs‐SNOM (Quelle mit 50‐80 nm Durchmesser) Sammel‐SNOM (Enge Faser als Lichtsammler, wenig effizient…) Nachteil : „Tunneln“ durch Lichtleiter und kleines Signal Nachteil : „Tunneln durch Lichtleiter und kleines Signal Bild : H. Höller& C. Primetshofer, Uni Wien p. 107 2.5.4. Teleskope Refraktive Teleskope 1. Großes Objektiv 2. Winkelvergrößerung 3. Größere Lichtsammelfläche (Energie ~ Fläche) 4 Reduzierung des Beugungslimits (größere Apertur) 4. Reduzierung des Beugungslimits (größere Apertur) Bild aus : Teleskop. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 17. Juni 2007, 15:21 UTC. URL: p. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Teleskop&oldid=33273751 (Abgerufen: 22. Juni 2007, 18:35 UTC) 108 Galielei‐Fernrohr Vorteile Aufrecht und seitenrichtiges Bild !! Kein reeller Fokus zwischen den Linsen Kompakter Aufbau Kompakter Aufbau Kein Zwischenbild Anwendungen: Kollimation von Hochleistungslasern Oft als kurzes Opernglas… Bild aus : Teleskop. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 17. Juni 2007, 15:21 UTC. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Teleskop&oldid=33273751 p. 109 Kepler Fernrohr Abbildung: Punktgespiegeltes Bild (Kopf und Seite) Vorteile Z i h bild it F d k i f h A ii L k li i d Obj kt Zwischenbild mit Fadenkreuz: einfacheres Anvisieren Lokalisierung der Objekte Größeres Sehfeld als Galilei‐Teleskop Anwendungen Fernglas Astronomische Teleskope Zielfernrohre Bild aus : Teleskop. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 17. Juni 2007, 15:21 UTC. URL: p. 110 http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Teleskop&oldid=33273751 Spiegelteleskope Newton: Hauptspiegel: Parabol Hilfsspiegel: plan Einfacher Aufbau Cassegrain Haupt‐Parabolspiegel H tP b l i l Hilfsspiegel: hyperbolisch Verlängert eff. Brennweite g Schmidt‐Cassegrain Mit integrierter Korrekturplatte gegen spährische Aberration Bild aus : Teleskop. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 17. Juni 2007, 15:21 UTC. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Teleskop&oldid=33273751 p. 111 Typische Reichweiten von Teleskopen Die Sichtbarkeit bestimmt durch Auflösung des Teleskops und Leuchtkraft Die chinesische Mauer kann vom Mond aus nicht gesehen werden ! ‐… weder mit bloßem Auge noch mit einem 2m Teleskop Sie ist zwar sehr lang (6250 km) aber auch viel zu schmal (6 ‐ 10 m) 10 m Mauer in 380.000 km Entfernung (Mond) = Winkel von 2.6 nrad !!! Im sichtbaren Licht (500 nm) hat ein 10 m Teleskop noch ein Beugungslimit von 247 cm 247 cm Bild : H. Höller & C. Primetshofer, Uni Wien p. 112 Besondere Teleskope Hubble: Spiegelteleskop im Weltraum für UV‐VIS‐IR Ritchey‐Chrétien‐Cassegrain‐Teleskop (Cassegrain mit Korrekturlinse) H Hauptspiegel: 2.4 m i l 24 f = 57.6 m ! Umkreist Erde in 590 Kilometer Höhe In 95 Minuten einmal herum Chandra: X‐ray Teleskop In 64.5 Stunden einmal herum (außerhalb des Strahlungsgürtels) Abbildende Röntgen Spektrometer an Bord Abbildende Röntgen‐Spektrometer an Bord p. 113 2.5.6. Die Kamera Spiegelreflexkamera Bilder: http://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelreflexkamera 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Objektiv Schwingspiegel Verschluss Film/Sensor Mattscheibe Kondensorlinse Pentaprisma Okular p. 114 Die Kamera Blendenzahl = Brennweite / Objektivdurchmesser = f/d / j / Ist ein Maß für Ist ein Maß für den Öffnungswinkel des Objektivs die Lichtstärke das Gesichtsfeld Kleine Blendenzahl Viel Licht Teuer wg. Korrektur der großen Linsen Großes Gesichtsfeld p. 115 Messsysteme der Fotografie Belichtungsmesser Heute: kalibrierte Fotodioden Heute: kalibrierte Fotodioden Entfernungsmesser: Alt (auch gut) Schnittbildindikator (SBI) Mikroprismenring (= viele SBI (= viele SBI‘s) s) Aktiver Autofokus Ultraschall/Infrarot‐Triangulation Passiver Autofokus Minimiere Breite aller Strukturen Maximiere Intensitätsgradienten im Bild http://www.striewisch-fotodesign.de/lehrgang/wohin.htm?2_8 p. 116 2.6. Wie detektiert man Licht ? Li ht ? p. 117 Fotoplatte / Film Gelatine + eingebettet: Körnchen von AgCl, AgBr, oder AgI Licht löst Fotoelektron aus Hilfsfarbstoff Elektron + Silberion = Silberatom Silberatome clustern ⇒ Schwärzung des Films Wenige Lichtquanten genügen schon um einen schwarzen Fleck zu erzeugen, der später noch chemisch vergrößert werden kann. p. 118 Äußerer photoelektrischer Effekt: Photomultiplier ein einzelnes Photon löst ein einzelnes Elektron aus einer Metallplatte Verstärkung in Elektronenlawine um bis zu 107 Messbarer Strompuls Messbarer Strompuls ‐1500 ‐1200 ‐800 hν ‐400 0 V ‐ Bialkali El kt d Elektrode ‐1000 Bild: M. Arndt Uni Wien ‐600 ‐200 V Spannngspuls auf Kollektor: Kollektor: ‐10 mV/10 ns über 50 Ohm p. 119 Innerer Photoeffekt: Photodiode erzeugt Photostrom… P‐ Dotierung : Elektronendefizit (gegenüber Silizium) I : Isolator I : Isolator N‐Dotierung : Elektronenüberschuss (gegenüber Silizium) Photon erzeugt Elektron‐Lochpaar in der Verarmungsschicht Die lokalen Felder (PN‐Übergang) ziehen die Ladungsträger heraus → messbarer Strompuls wenn genügend Ladungsträger freigesetzt werden → messbarer Strompuls, wenn genügend Ladungsträger freigesetzt werden. p. 120 CCD Kamera = Charge‐coupled device L d t t h d hi f t l kt i h Eff kt Ladungen entstehen durch inneren fotoelektrischen Effekt CCD ist ein analoges Schieberegister, bei dem zum Auslesen der „Inhalt der Inhalt“ einer Speicherzelle in die benachbarte Zelle verschoben wird. einer Speicherzelle in die benachbarte Zelle verschoben wird p. 121 Channeltron und Vielkanalplatten (multi‐channel plate, MCP) Idee: kontinuierliche Sekundäre‐Elektronen‐ Vervielfachung (SEV) Kompakter als SEV mit Dynoden Kompakter als SEV mit Dynoden Einfache Elektronik Hohe Effizienz (η H h Effi i ( ~1 für Elektronen) ~1 fü El kt ) Sehr schnell (few ns) Räumliche Auflösung nur ~10 mm Sehr niedriges Rauschen ~ 0.05/s p. 122 Alternative Fotodetektoren Thermisch: Sonne wärmt Haut Sonne wärmt Haut Supraleitende bolometrische Detektoren für 1‐Photonenempfindlichkeit bis 1 µm !! Akustisch: Lichtpuls erwärmt Gas Druckerhöhung als akustischer Klick“ messbar Lichtpuls erwärmt Gas. Druckerhöhung als akustischer „Klick“ messbar Empfindlich in Molekülspektroskopie … Chemisch: ‚Bleichen‘ von fotosensitiven Molekülen (Fluorophoren) Optisch Konversion von UV ins sichtbare in Fluoreszenz/Phosphoreszenz Konversion von UV ins sichtbare in Fluoreszenz/Phosphoreszenz p. 123
