Physik III - Wellen und Quanten (4 st.) - Universit?t Regensburg_bwin娱乐

I) Einführung - Was ist Licht, elektromagn. Strahlung? (Def. Optik)

historischer ?berblick, ?therhypothese, Messung der Lichtgeschwindigkeit
Ableitung der Wellengleichung aus den Maxwell-Gleichungen (Math.: lineare partielle Differentialgleichung)
ebene harmonische Welle und Kugelwelle
Dispersionsrelation für Licht
Superpositionsprinzip, Wellenpaket, Komplementarit?t zwischen Ortsdarstellung und Impulsdarstellung
(math. Einschub: Fourierreihe, Fouriersynthese, Fourierintegral)
Brechungsindex im Medium, Materialdispersion, Gruppen- und Phasengeschwindigkeit

Geltungsbereich ( Wellenl?nge << typ. Abmess. von Blenden etc.)
Huygenssches Prinzip → Reflexionsgesetz, Brechungsgesetz (Snellius)
Fresnelschen Formeln (keine Ableitung) → Brewstersches Gesetz, Totalreflexion → evaneszente Welle → Nahfeldmikroskop (SNOM)
Fermatsches Prinzip, Prisma, brechende Kugelfl?che
optische Abbildungsgleichung; Def. dünne Linse, paraxiale N?herung (Gau?sche Optik), "Linsenmacherformel"
Abbildungsgleichung für Linsen und Hohlspiegel (Sammellinse, Zerstreuungslinse, konkaver, konvexer Spiegel), Def. reelles, virtuelles Bild
Linsenfehler (chromatisch, monochromatisch, Koma, Astigmatismus)
Linsensysteme (Kombination zweier dünner Linsen, Einführung des Konzepts der dicken Linse) → Matrixmethode
(Math.: Rechnen mit Matrizen); nicht abbildende Systeme: Beispiel Fresnel-Linse
optische Instrumente: Auge, Lupe, Mikroskop, Fernrohr (Def. Vergr??erung)

Geltungsbereich komplement?r zur Strahlenoptik
Kirchhoffsche Beugungstheorie (keine Herleitung), übliche Vereinfachungen, z.B. Betrachtung eines skalaren Feldes
(Math.: Greenscher Integralsatz, wird jedoch nicht verwendet)
Fresnel-Huygenssches Prinzip; Fraunhofersche Beugung (Math.: Taylor-Reihe)
Spezialf?lle der Fraunhoferschen Beugung: langer Spalt, kreisf?rmige Blende (Math.: Bessel-Funktion) → beugungsbegrenzte Divergenz (Rayleigh-Kriterium → Aufl?sung des Mikroskops), Doppelspalt
Koh?renz (r?umlich und zeitlich)
Beugung am Gitter → Gitterspektrometer (Aufl?sung), im Vgl. dazu Prismenspektrometer, Fourier-Spektrometer
Fraunhofersche Beugung → Fresnelsche Beugung für endliche Abst?nde
Fresnel-Zonen → diffraktive Optik → Fourier Optik, moderne Anwendungen
Interferenzen gleicher Neigung, Dicke, Vielfachinterferenzen → Vergütungen von Oberfl?chen, Reflex-, Antireflexbeschichtungen
dielektrische Spiegel, auch schr?ger Einfall
Holographie: unterschiedliche Arten (Beleuchtung mit monochrom. Licht/Weisslicht, Durchlicht/Reflexion)

linear, zirkular, elliptisch polarisiertes Licht; unpolarisiertes, natürliches Licht
Polarisatoren, Malussches Gesetz; Mechanismen zur ?nderung der Polarisation: Reflexion, ...
Gitterpolarisatoren, Doppelbrechung (Dichroismus)
→ optische Aktivit?t: Vereinf.: optisch einachsiger Kristall (ordentlicher und au?erordentl. Strahl)
Lamda/2- und Lamda/4-Platte
induzierte Doppelbrechung: Spannungsdoppelbrechung, Kerr- Effekt
Pockelszelle, Faraday-Modulator

L?sungen der Helmholtzgl. → Wellenleiter, Hohlleiter → Modenstruktur
Laser- und Mikrowellenresonatoren
Evaneszente Wellen
Moderne optoelektronische Komponenten: Glasfaser, Halbleiterlaser (Anw. im CD-Spieler), integrierte Optik (Richtkoppler, Multiplexer)

Schwarzk?rperstrahlung (als Einführung) ohne Experiment, Resonatorbild → Einführung von h
Wellen als Teilchen: Compton-Effekt, Niedrig-Intensit?t- Doppelspalt-Beugung, Photoeffekt, Drehimpuls des Photons (Spin) und Parit?t
Teilchen als Wellen: de Broglie Wellenl?nge, Doppelspaltexperiment mit massiven Teilchen;
Wahrscheinlichkeitsinterpretation der "Wellenfunktion"
Allgemeine ?berleitung zur Quantenphysik
Heisenbergsches Mikroskop
Unsch?rferelation
Atom als Teilchen mit diskreten ?berg?ngen (Franck-Hertz Versuch)