Optik

Abstract

Das Kapitel über Optik startet mit einer Einführung in elektromagnetische Wellen in Vakuum und in Materie. Hierbei wird das Konzept des Brechungsindex inklusive der Dispersion eingeführt, gefolgt von der Absorption und Streuung von Licht in Materie. Der zweite Abschnitt ist der Beschreibung von Licht im Rahmen der Strahlenoptik gewidmet. Hierbei geht es insbesondere um die Reflexion und Brechung von Lichtstrahlen an Grenzflächen und um optische Abbildungen mithilfe von Linsen. Im dritten Abschnitt geht es um die Polarisation von Licht und um Änderungen der Polarisation durch polarisierende Elemente und Effekte wie die Streuung von Licht und die Brewster-Reflexion. Als weitere Polarisationseffekte werden die Doppelbrechung und die optische Aktivität beschrieben. Im Rahmen der Wellenoptik geht es im vierten Abschnitt um die Interferenz von Licht und den Begriff der Kohärenz als Maßfür die Interferenzfähigkeit. Als Anwendungen der Interferenz werden das Mach-Zehnder-Interferometer und die Interferenz an dünnen Schichten beschrieben. Darüber hinaus wird die Beugung von Licht mithilfe des Huygens'schen Prinzips erläutert. Als konkrete Beispiele werden die Beugung am Einzelspalt, am Doppelspalt und am Gitter besprochen. Der Abschnitt schließt mit dem Auflösungsvermögen optischer Abbildungen aufgrund des Beugungslimits. Hierbei werden das Rayleigh-Kriterium und das Abbe-Kriterium eingeführt. Der fünfte und letzte Abschnitt ist einer Einführung in die Quantenoptik gewidmet, bei der es um Photonen als kleinste Lichtteilchen geht. Hierbei werden die Eigenschaften von Photonen beschrieben und verschiedene Experimente präsentiert, die als Nachweis der Existenz von Photonen gelten.