Wellenoptik Flashcards
Wie kann Licht beschrieben werden?
Als eine elektromagnetische Welle. (Wellenlänge des sichtbaren Lichtes (Vakuum) von etwa 390nm-770nm)
- > die Schwingungszahl (Frequenz) für eine bestimmte Lichtart ist konstant
- > die Wellenlänge hängt von der Phasengeschwindigkeit im jeweiligen Medium ab
Was versteht man unter dem Begriff “Interferenz”?
-> Die Überlagerung von Wellen
-> auch Lichtwellen können interferieren wenn sie kohärent sind (durch Reflexion, Brechung oder Beugung aus ein und demselben Wellenzug aufgespaltet)
=> Beträgt der Gangunterschied beim Wiederzusammentreffen ein gerades Vielfaches von lambda/2, so tritt Verstärkung ein - bei einem ungeradzahligen Vielfachen von lambda/2 tritt Schwächung ein (bzw. Auslöschung bei gleicher Intensität beider Teilstrahlen)
Was versteht man unter dem Begriff “Beugung”?
Die Ablenkung von Wellen an einem Hindernis. Durch Beugung kann seine eine Welle in Raumbereiche ausbreiten, die auf geradem Weg durch das Hindernis versperrt wären.
-> Ursache ist die Entstehung neuer Wellen entlang der Wellenfront gemäß des Huygens´schen Prinzips => diese können durch Überlagerungen zu Interferenzerscheinungen führen.
Was passiert bei der Beugung am engen (Einzel-)Spalt?
An den Kanten eines engen Spaltes bilden sich noch dem Huygens´schen Prinzip Elementarwellen. Je nach Richtung besteht zwischen diesen ein bestimmter Gangunterschied, der bei der Überlagerung Maxima (Verstärkung) oder Minima (Auslöschung) ergibt.
=> Intensitätsminima: sin(alpha[min])=+/-klambda/b (mit k=1,2,3,…)
=> Intensitätsmaxima: sin(alpha[max])=+/-(k+1/2)lambda/b
[mit b-> Spaltbreite; alpha[min/max]-> Beugungswinkel für die Richtung der Minima/Maxima und lambda-> Wellenlänge]
-> In der ursprünglichen Richtung (alpha=0) liegt das Hauptmaximum, die Nebenmaxima besitzen wesentlich weniger Intensität, die sich mit wachsendem k noch weiter verringert.
Was passiert bei der Beugung am Doppelspalt?
Zur Interferenz gelangen jeweils entsprechende Strahlen beider Spalte. Je nach Gangunterschied zwischen ihnen entstehen Maxima und Minima.
=> Intensitätsmaxima: sin(alpha[max])=+/-klambda/d
=> Intensitätsminima: sin(alpha[min])=+/-(k+1/2)lambda/d
[mit d-> Abstand beider Spalte; alpha[min/max]-> Beugungswinkel für die Richtung der Minima/Maxima; lambda -> Wellenlänge und k=1,2,3,…]
Was passiert bei der Beugung am Beugungsgitter?
Die Beugungserscheinungen entsprechen denen am Doppelspalt. Durch die große Anzahl an parallel nebeneinander liegenden Spalte sind die Maxima jedoch wesentlich heller.
-> Abstand zweier Spaltmitten => Gitterkonstante g
=> sin(alpha[max])=+/-k*lambda/g
Was versteht man unter einem Beugungsspektrum?
Tritt weißes Licht durch ein Beugungsgitter, dann hat jede Wellenlänge ihr Beugungsmaximum an einer anderen Stelle des Auffangschirms -> es entsteht ein Beugungsspektrum (Normalspektrum, weil die Länge der einzelnen Farbbereiche den Wellenlängen entspricht)
Was versteht man unter dem Begriff “Polarisation”?
Das bei einer Welle bestimmte Schwingungsrichtungen bevorzugt werden.
Polarisieren lassen sich nur Transversalwellen. Zirkular oder elliptisch polarisierte Wellen können in je zwei linear polarisierte Wellen zerlegt werden.
=> Eine Welle ist linear polarisiert, wenn sie nur in einer Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung schwingt.
-> wird mit Polarisator erzeugt (dieser lässt nur eine Komponente mit bestimmter Schwingungsrichtung durch)
Was versteht man unter dem “Brewster-Winkel”?
Unter diesem Winkel (auch Polarisationswinkel alpha[P] genannt) ist der reflektierte Teil, nach auftreffen auf die Grenzfläche, vollkommen linear polarisiert. In diesem Falle bilden reflektierter und gebrochener Strahl einen rechten Winkel
Was bewirkt optische Aktivität?
Die Schwingungsrichtung des durch sie hindruchgehenden linear polarisierten Lichtes wird gedreht.
-> es gibt links- und rechtsdrehende Stoffe
=> Drehwinkel ist proportional der Länge des Lichtweges in dem Stoff; bei Lösungen fester aktiver Stoffe außerdem von der Konzentration.
Welche Strahlungsphysikalischen Größen gibt es?
Die vom der Oberlfäche des strahlenden Körpers ausgehende Energie wird mit W oder Q bezeichnet.
- Strahlungsfluss: Phi=Q/t (abgestrahlte oder aufgenommene Leistung)
- Bestrahlung: H=Q/A (Energie pro Empfängerfläche)
- Bestrahlungsstärke: E=Phi/A (zugestrahlte Leistung pro Empfängerfläche)
- Strahlstärke: I=Phi/Omega (Strahlungsfluss pro Raumwinkel)
- spezifische Ausstrahlung: M=Phi/A[s] (in den Halbraum abgegebene Leistung pro Fläche)
- Strahldichte: L=Phi/Omega*A[s]=I/A[s] (abgestrahlte Leistung pro Raumwinkel und Strahlerfläche
Wie ist die Lichtstärke definiert?
Eine Candela (cd) ist die Lichtstärke einer Strahlungsquelle, die in einer bestimmten Richtung monochromatisches Licht der Frequenz 540THz mit der Strahlstärke 1/683 Watt/Steradiant aussendet. => SI-Einheit mit Formelzeichen I.
Wie ist die Leuchtdichte definiert?
Als der Quotient aus der Lichtstärke und der leuchtenden Fläche.
-> L=I/A [Einheit cd/m²]
mit I-> Lichtstärke der Fläche und A-> scheinbare Größe der Fläche (bei geneigten oder gekrümmten Flächen -> die Projektion auf eine zur Betrachtungsrichtung senkrecht stehenden Ebene)
Was versteht man unter dem Lichtstrom?
Das Produkt aus der Lichtstärke und dem durchstrahlten Raumwinkel.
-> Phi=IOmega [Einheit Lumen(lm)=cdsr]
mit I-> Lichtstärke und Omega-> Raumwinkel=A/r²
Was versteht man unter der spezifischen Lichtausstrahlung?
Den Quotienten aus Lichtstrom und Strahlerfläche.
-> M=Phi/A[s] [Einheit lm/m²]
mit Phi-> Lichtstrom und A[s] Strahlerfläche
