Optik und Wellenmechanik (WS 2011/2012

Optik und Wellenmechanik
(WS 2011/2012 - physik311)
Stefan Linden
Physikalisches Institut
Universität Bonn
Leistungspunkte
• physik311 : 7 LP
• Nachweis: Erfolgreiche Teilnahme an
Übungen und Klausur
• Zulassung zur Klausur:
– 50 % der Punkte aus den Übungsblättern
– Regelmäßige Teilnahme an den Tutorien
– 2 × Vorrechnen im Tutorium
Vorlesungen
•
•
•
•
Montag: 13-15 Uhr, WP-HS
Freitag: 13-15 Uhr, WP-HS
Beginn jeweils c.t.
10 minütige Pause in der Mitte
Sprechstunde
• In den Pausen
• Montags nach der Vorlesung:
Physikalisches Institut, Zimmer PI 2.024
• Nach Vereinbarung
Email: [email protected]
Übungen
• Übungsblätter:
https://www3.unibonn.de/nanophotonik/lehre
• Bearbeitung der Übungszettel in 2er-Teams
(aus dem gleichen Tutorium) möglich
• Abgabe der Übungsblätter jeweils freitags in
der Vorlesung
• Besprechung im Tutorium in der
darauffolgenden Woche
Einteilung der Tutorien
• Eintrag in Liste (First come, first served)
• Liste hängt am Dienstag, den 11.10.2010,
ab 09.00 Uhr im Übergang zwischen IAP
und der alten Mathematik aus.
Fragen/Anregungen zur Übung
• Übungsgruppenleiter:
Dipl. Phys. Heiko Linnenbank
Email: [email protected]
Physikalisches Institut
Raum W U1.014
Skript
https://www3.uni-bonn.de/nanophotonik/lehre
Fehler im Skript und Anregungen →
[email protected]
Literatur
• Optik, Eugene Hecht (Oldenbourg
Wissenschaftsverlag, München, 2009)
• Experimentalphysik 2, Wolfgang Demtröder
(Springer Verlag, Heidelberg, 2009)
• Optik, Licht und Laser, Dieter Meschede
(Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2008),
• Skript zur Vorlesung: https://www3.unibonn.de/nanophotonik/lehre
Zum Inhalt der Vorlesung
• Der Begriff Optik leitet sich vom griechischen
optike („das Sehen betreffend “) ab.
• Die Optik ist somit das Teilgebiet der Physik,
das sich mit den Gesetzmäßigkeiten der
Lichtausbreitung beschäftigt.
• Historisch: Beschränkung auf den sichtbaren
Spektralbereich.
Hellempfindlichkeits-Kurve
Quelle: Wikipedia
Elektromagnetisches Spektrum
Quelle: Wikipedia
Was ist Licht und wie können wir optische
Phänomene beschreiben?
• Unsere Alltagserfahrung
Licht breitet sich in der Form von Strahlen aus!
 Geometrische Optik
• Beugungs- und Interferenzeffekte
Licht ist eine Welle!
 Elektromagnetische Theorie des Lichtes
• Wechselwirkung von Licht mit einzelnen Atomen
Licht besitzt nicht nur Wellen- sondern auch
Teilchencharakter!
 Quantenoptik
Was ist Licht und wie können wir optische
Phänomene beschreiben?
Quantenoptik
Elektromagnetische Theorie
des Lichts
Geometrische
Optik
Historischer Überblick
Hans Lippershey
(1587-1619)
Erfindung des Teleskops
Willebrod Snell
(1591-1626)
Entdeckung des
Brechungsgesetz
Pierre de Fermat
(1601-1665)
Fermatsches
Prinzip
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Sir Isaac Newton
(1642-1727)
Korpuskulare
Lichttheorie
Christian Huygens
(1629-1659)
Wellentheorie
des Lichts
Ole Christensen Römer
(1644-1710)
Erste Messung der
Lichtgeschwindigkeit
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Thomas Young
(1773-1829)
Doppelspaltexperiment
Jean Fresnel
(1788-1827)
FresnelGleichungen
James Clerk Maxwell
(1831-1879)
MaxwellGleichungen
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Heinrich Hertz
(1857-1894)
Experimenteller Nachweis
elektromagnetischer
Wellen
Albert Abraham Michelson
(1852-1931)
Widerlegung der
Äther-Hypothese
Albert Einstein
(1879-1955)
Spezielle Relativitätstheorie
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Max Planck
(1858-1947)
Plancksche
Strahlungsformel
Albert Einstein
(1879-1955)
Photon-Konzept
Arthur Compton
(1892-1962)
Compton-Effekt
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Charles Townes
(1915)
Theorie des
Lasers
Arthur L. Schawlow
(1921-1999)
Theorie des
Lasers
Theodore Maiman
(1927-2007)
Bau des ersten
Lasers
Quelle: Wikipedia
Historischer Überblick
Roy J. Glauber
(1925)
Quantenoptik,
Nobelpreis 2005
Theodor Hänsch
(1941)
Laserspektroskopie,
Nobelpreis 2005
Charles Kuen Kao
(1933)
Pionier der Lichtleitung
mittels Fiberoptik,
Nobelpreis 2009
Quelle: Wikipedia
Wellenmechanik
• Schwarzkörperstrahlung
• Spektrallinien angeregter Atome lassen sich
klassisch nicht erklären.
 Wellen- oder Quantenmechanik
Elektronen und andere Elementarteilchen
besitzen nicht nur Teilchen- sondern auch
Wellencharakter.