12 Optik 12 1 Einfhrung Lehre vom Licht

12. Optik 12. 1 Einführung: Lehre vom Licht. Sie gehört zu den ältesten Gebieten der Physik. Frage nach der Natur des Lichts. ( sehr viele Theorien ) Kapitel 12 Optik 1

Newton Teilchen Huygens ? Kapitel 12 Optik Welle 2

Abnahme Beleuchtungsstärke Kapitel 12 Optik 3

Medium 1 Spiegel Medium 2 Kapitel 12 Optik 4

E 1 1 A 2 B C 2 F Kapitel 12 Optik Brechungsgesetz von Snellius 5

James Clerk MAXWELL Feldgleichungen Heinrich HERTZ Kapitel 12 Optik 6

<< d Geometrische Optik d Wellenoptik Photoeffekt, Comptoneffekt Photonen „Teilchen“ Kapitel 12 Optik 7

(Äußerer fotoelektrischer Effekt (=Bestrahlen von Metallen mit Licht löste aus dem Metall Elektronen heraus)). [ Compton konnte zeigen, dass Licht hoher Energie so in Materie gestreut wird, als ob es aus Korpuskeln bestände, die beim Stoß mit den Elektronen der Materie Energie und Impuls gemäß den Erhaltungssätzen austauschen. ] Trotzdem ließen sich viele Phänomene nur mit der Wellennatur beschreiben. DUALISMUS Welle Teilchen → Quantentheorie. Kapitel 12 Optik 8

12. 2 Geometrische Optik 12. 2. 1 Reflexion und Brechung: Reflexionsgesetz am ebenen Spiegel: Die Linse +50 wird etwa 13 cm vor der Experimen tierleuchte aufgestellt. Der Blendenhalter mit Schlitzblende wird der Linse "aufgesetzt". Die optische Scheibe wird ca. 32 cm vor der Leuchte aufgestellt. Zentrieren! Wenn der einfallende Strahl in Richtung des Lots auf den Spiegel trifft, soll der reflektierte Strahl mit dem einfallenden zusammenfallen. Miss: in Grad 10° 20° 30° 50° ' in Grad Kapitel 12 Optik 9

Es ist zu erkennen: α = α‘ Reflexionsgesetz (Vgl. Wellenlehre) Kapitel 12 Optik 10

Brechungsgesetz Aufbau wie vorhin. Der Spiegel wir durch einen Plexiglas Halbzylinder ersetzt. Die gerade Seite schaut zur Lampe. Bringe sie mit der Durchmesser linie der opt. Scheibe zur Deckung. (Zentrieren!!) Miss den Brechungswinkel ß und ergänze die Tabelle: in Grad 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° ß in Grad Kapitel 12 Optik 11

Bei diesem Brechungsversuch gelangt der Lichtstrahl vom optisch dünneren ins optisch dichtere Medium. Aus der Tabelle erkennt man: • Der Brechungswinkel ß ist stets. . . . als der Einfallswinkel. • Es findet Brechung. . . Lot statt. • Der Quotient ist für alle Winkel. . . . . • Der Mittelwert für beträgt bei diesem Versuch. . . . Brechungsgesetz Dieser Quotient ist eine für die beiden Medien (Luft, Glas) charakteristische Größe und wird als Brechungsindex bezeichnet. Kapitel 12 Optik 12

Totalreflexion Beim diesem Brechungsversuch trifft der Lichtstrahl radial auf den Halbzylinder und wird daher beim Eintritt in das Glas nicht gebrochen. Uns interessiert der Übergang vom optisch dichteren (Glas) ins optisch dünnere Medium (Luft). Beachte: Ein Teil des Lichts wird immer reflektiert. Miss daher auch die Reflexionswinkel. Hier tritt bei einem bestimmten Einfallswinkel der Fall ein, dass der gebrochene Strahl den Brechungswinkel 90° hat. Trage diesen Wert in der Tabelle in die leere Spalte ein in Grad 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° ß in Grad ' in Grad Kapitel 12 Optik 13

G. . Grenzwinkel der Totalreflexion Ist der Einfallswinkel > G , so wird der gesamte Lichtstrahl reflektiert. Er beträgt bei unserem Versuch etwa. . . Daraus lässt sich die Brechzahl bestimmen: Totalreflexion Überprüfe rechnerisch: sin G =. . Kapitel 12 Optik 14

Schülerversuch Lichtbrechung Lampe 0 5 Linse +50 25 50 Linse +100 Kapitel 12 Optik 15

Schülerversuch Lichtbrechung Kapitel 12 Optik 16

Schülerversuch Lichtbrechung Übergang dünneres in dichteres Medium Lot Kapitel 12 Optik 17

Schülerversuch Lichtbrechung Übergang dichteres in dünneres Medium Licht von hier Kapitel 12 Optik 18

Anwendungen und Beispiele für Totalreflexion Umkehrprisma Ablenkprisma Fata Morgana = Luftspiegelung (Abb. 98. 4 Buch Basiswissen 6 RG) Lichtfaserleitung: (Abb. 98. 5 Buch Basiswissen 6 RG) und Versuch. Kapitel 12 Optik 19

Infolge Totalreflexion tritt das Licht erst am Ende der Leitung aus. Meist sind die Fasern mit einer Lackschicht umgeben. Der Durchmesser dieser Fasern beträgt ø 10 500µm, in der Nachrichtentechnik bis ø 1µm. Vorteile der Übertragung mit Lichtfaserleitungen: Geringe Abmessungen, geringes Gewicht, Freiheit von Nebengeräuschen und Störfreiheit (z. B. von magnet. Feldern). Aufgaben zu Reflexion und Brechung: Basiswissen 6 RG S. 97 A 1 u. A 3 Kapitel 12 Optik 20

12. 2. 2 Optische Linsen Einteilung: Sammellinsen oder Konvexlinsen (in der Mitte dicker als am Rand) Zerstreuungslinsen oder Konkavlinsen (in der Mitte dünner als am Rand) Kapitel 12 Optik 21

Wovon die Brennweite einer Linse abhängt Linsen Ein Parallelbündel fällt auf verschiedene Linsen: Abb. 1 -5: Es wird in einem Punkt gesammelt (Sammellinsen; Sie sind in der Mitte dicker als außen). Abb. 6 u. 7: Es wird zerstreut (Zerstreuungslinsen ; Sie sind in der Mitte dünner als außen). Die zerstreuten Strahlen scheinen von einem gemeinsamen Punkt vor den Linsen (Brennpunkt) zu stammen. Die Brennweite wird hier negativ gewertet. Man erkennt: • Beide Seiten der Linse tragen zur Bündelwandlung bei. • Die Seiten können konvex, plan oder konkav sein. • Je stärker die Krümmung, desto stärker ihre Wirkung. • Konvexe und konkave Krümmung beeinflussen die Wirkung der Linse in entgegengesetzter Weise. Kapitel 12 Optik 22

Bildkonstruktion für eine Sammellinse: Parallelstrahl wird zu Brennstrahl gebrochen. Mittelpunktstrahl geht ungebrochen durch b. . . g. . . f. . . B. . . G. . . Bildweite Gegenstandsweite Brennweite Bildgröße Gegenstandsgröße Kapitel 12 Optik 23

Herleitung der Linsengleichung: Andererseits ergibt sich aus den ähnlichen Dreiecken: oder : bf = bg fg Wir dividieren durch bgf Linsengleichung für Sammellinsen Kapitel 12 Optik 24

Bestimme im Schülerversuch die Brennweite einer Sammellinse: Ein leuchtender Gegenstand ("L") wird in einem Blenden halter auf die Experimentier leuchte aufgesteckt. g [cm] 40 35 30 25 20 b [cm] G [cm] B [cm] Kapitel 12 Optik 15 Befindet sich die Experimentierleuchte auf 0, so ist das Dia auf 3, 5 cm. Stelle nebenstehende Gegenstandsweiten ein und miss die dazugehörigen Bildweiten (wo sich ein scharfes Bild ergibt)! (S verschieben!) 25

Welche Bilder ergeben sich ? g > 2 f verkehrt, verkleinert, reell g < f aufrecht, vergrößert, virtuell g = 2 f verkehrt, gleich groß, reell g = f kein Bild f < g < 2 f verkehrt, vergrößert, reell Brechkraft: ist der Kehrwert der Brennweite in Metern. Sie wird in Dioptrien angegeben. Ein negatives Vorzeichen bedeutet dabei Zerstreuungslinse. Kapitel 12 Optik 26

Kapitel 12 Optik 27

Diaprojektor: Gute Ausleuchtung: f. Obj 2*f. Kond Overheadprojektor Für den Kondensor verendet man eine Fresnellinse. Kapitel 12 Optik 28

12. 3 Spektren Versuchsaufbau: Kapitel 12 Optik 29

Emissionsspektrum Führe folgende Aufgaben durch: 1. 2. 3. 4. Bilde die Glühwendel der Lichtquelle mit dem Kondensor auf den Ort ab, wo du später das Prisma hingeben wirst! (ca. 40 cm von der Lampe entfernt) Bilde den Spalt scharf auf den Schirm ab! (Zunächst ohne Prisma) Protokolliere die Abstände! Gib das Prisma zwischen Abbildungslinse und Schirm! Beachte, dass du dabei den Schirm verschieben musst! Wiedervereinigung Schreibe die Beobachtung auf! Wie ist die Anordnung der Farben? Art des Spektrums? Was kannst du über den Brechungsindex des Prismas sagen? Kapitel 12 Optik 30

Wiedervereinigung Komplementärfarben 5. Bringe hinter dem Prisma eine Sammellinse (+50 mm) in den Strahlengang und verschiebe sie solange, bis auf dem Schirm weiß erscheint! Was schließt du daraus? Was ist “weiß” für eine Farbe? 6. Blende mit Hilfe eines Trinkhalms, den du hinter der "Vereinigungslinse" anbringst, einzelne Farben aus. Welche Beziehung haben die ausgeblendete Farbe und die Farbe am Schirm? Schreibe zwei Farbenpaare auf: Kapitel 12 Optik 31

Absorptionsspektrum 7. Entferne die Vereinigungslinse! Stecke auf den Kondensor hintereinander Farbgläser und vergleiche mit dem ursprünglichen Spektrum! (eventuell Farbglas nur halb hineinschieben) Welche Farben werden jeweils absorbiert ? Rotes Glas: Blaues Glas: Grünes Glas: Pink Folie: Das so erzeugte Spektrum heißt Absorptionsspektrum. Kapitel 12 Optik 32

Kapitel 12 Optik 33

12. 3. 1 Einteilung der Spektren nach ihrer Entstehung: Emissionsspektren und Absorptionsspektren Körper, die Licht aussenden liefern ein Emissionsspektrum. Beispiel: Licht einer Glühlampe. Zusatzversuche: Ähnlicher Versuchsaufbau wie vorhin (Lehrerversuch). Als Lichtquelle wird eine Hg Dampflampe oder eine Heliumlampe verwendet. Ergebnis: Am Schirm sehen wir farbige Linien. (Linienspektrum) Beobachte das Licht einer Leuchtstoffröhre durch ein Spektrometer → Linien des Hg sind zu erkennen. Geht das Licht durch einen Körper (Gas, Flüssigkeit, Farbglas), sieht man im Spektrum dunkle Linien → Absorptionsspektrum Beispiele: Weißes Licht durch KMn. O 4 Lösung : Nur rote und violette Linien sichtbar. Fraunhofersche Linien beim Beobachten des Sonnenspektrums. Kapitel 12 Optik 34

nach ihrem Aufbau: Kontinuierliche Spektren - Linienspektren (Diskontinuierlich) Ein Linienspektrum enthält die für das entsprechende Element charakteristischen Linien. Gase: liefern ein Linienspektrum Festkörper und Flüssigkeiten, sowie Gase unter sehr hohem Druck liefern ein kontinuierliches Spektrum. Kapitel 12 Optik 35

Kapitel 12 Optik 36

Kontinuierliches Spektrum Kapitel 12 Optik 37

Linienspektrum Kapitel 12 Optik 38

Absorptionsspektrum Kapitel 12 Optik 39

Sonnenspektrum Kapitel 12 Optik 40

Genaues Sonnenspektrum Kapitel 12 Optik 41

Sternspektren O B A F G K M Kapitel 12 Optik 42 Ende

12. 4 Entstehung von Licht Nimmt ein Körper in einem System alle Energiewerte an, nennt man die Energiezustände kontinuierlich. Oft aber sind nur bestimmte diskrete Energiezustände möglich. A 1: Gib Beispiele von Systemen aus dem Alltag an, die kontinuierliche Energiezustände annehmen können! A 2: Gib Beispiele nicht kontinuierlicher (diskreter) Vorgänge des Alltags an! Lösung: A 1: z. B. kinetische Energie (Fußball, . . . ), Spannungsenergie einer Feder, potentielle Energie A 2: Tropfen eines Wasserhahns, Bezahlen in 1€ Sprüngen Kapitel 12 Optik 43

Elektron im Atom Grundzustand: ( Zustand geringst möglicher Energie) Um welches Atom könnte es sich handeln? Vgl. Abb. 26. 1 Physik compact 7 Kapitel 12 Optik 44

Anregung eines Elektrons Absorption Zufuhr von Energie: Stoß, Wärme, Licht, … Kapitel 12 Optik 45

Emission Energie wird abgegeben in Form von elektromagnetischer Strahlung. E = E 2 E 1 Da es sich um diskrete Energieniveaus handelt, erfolgt die Abstrahlung in Form von Lichtquanten (Portionen). Je höher die Energiedifferenz, desto höher die Frequenz. Aus experimentellen Befunden: Die Energie wächst mit der Frequenz. E = h·f Energie eines Lichtquants Kapitel 12 Optik gilt für alle Atome. 46

Plancksches Wirkungsquantum E = E 2–E 1 = h·f h=6, 63· 10– 34 Js Plancksches Wirkungsquantum Kapitel 12 Optik 47

E = h·f Energie eines Lichtquants h = 6, 6. 10 34 Js (Planksches Wirkungsquantum) (Naturkonstante) Die Energie wird in der Atomphysik meist in Elektronen. Volt angegeben. 1 e. V = 1, 6. 10 -19 J e. . . Elementarladung (e = 1, 6. 10 19 C) Die Dauer eines solchen Energieübergangs ist sehr kurz. ( 10 8 s) Diese Zeitdauer legt auch die Länge eines Wellenzuges fest. (Achtung dies ist nicht die Wellenlänge!!!!) Abschätzung der Länge eines Wellenzuges: 10 8 s s = v·t s = 3· 108· 10 8 = 3 m. Kapitel 12 Optik 48

Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts: UV (Ultraviolett) Blau 400 nm Rot IR (Infrarot) 800 nm Beispiel: Frequenzspektrum des Wasserstoffs. Berechne die Wellenlängen einiger Linien des Wasserstoffs! Kapitel 12 Optik 49

Beispiel: Frequenzspektrum des Wasserstoffs. E Termschema für H: n= n=3 M – 1, 5 e. V n=2 L – 3, 4 e. V n=1 K – 13, 6 e. V Lyman Balmer Paschen Brackett Kapitel 12 Optik 50

Grundzustan 13, 6 d: e. V 1. angeregter Zustand: 3, 39 e. V Energiediffer 10, 2 E = h·f = h·c/ enz E = 1 e. V Lyman - Serie: e, die von einem angeregten Zustand in den Grundzustand übergehen (UV) Balmer - Serie: e, die von einem angeregten Zustand in den 1. angeregten Zustand übergehen ( sichtbares Licht) Paschen - Serie: e, die von einem angeregten Zustand in den 2. angeregten Zustand übergehen (Infrarot) Kapitel 12 Optik 51 Ende

12. 5 Der Laser: “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ (Lichtverstärkung durch angeregte Aussendung von Strahlung) Kapitel 12 Optik 52

Inkohärentes, weißes Licht Inkohärentes, monochromatisches Licht Kohärentes Licht Kapitel 12 Optik 53

12. 5 Der Laser: (Light Amplified Stimulated Emission of Radiation) Bisher: Die Lichtaussendung ist ein spontaner Vorgang, der bei den vielen Atomen zeitlich unterschiedlich und unbeeinflusst vor sich geht. Wird die Lichtaussendung eines energiereichen Atoms durch Licht selbst angeregt, spricht man von stimulierter Emission oder auch induzierter Emission. Diese ist Grundlage für den Laser. Man benötigt dazu LASER wirksame Materialien. Diese besitzen Energieniveaus, die unterschiedlich lange mit Elektronen besetzt sind. Kapitel 12 Optik 54

Absorption - Emission E Absorption Ein Atom wird durch ein auftreffendes Energiequant in einen angeregten Zustand versetzt. Spontane Emission Ein angeregtes Atom gibt Strahlung ab. Kapitel 12 Optik Induzierte Emission Auftreffende Energiequanten veranlassen angeregte Atome zur Emission von gleichartigen Quanten. 55

Vorgang: Man pumpt zunächst auf das höhere Energieniveau E 2. Dort beträgt die Verweildauer 10 8 s. Darauf wechseln sie in das metastabile Zwischenniveau E 1, wo sie eine Verweildauer von 10 4 s haben. Inversion. Das metastabile Zwischenniveau ist höher besetzt als der Grundzustand. Werden die Elektronen des Zwischenniveaus durch einen Wellenzug, dessen Energie der Energiedifferenz des Übergangs E 1 E 0 entspricht, angeregt, so erfolgt induzierte Emission. Es kommt zur Verstärkung des Lichtwellenzugs, weil alle e von E 1 unter gleichzeitiger Aussendung von Licht in den Zustand E 0 übergehen. Kapitel 12 Optik 56

verspiegelte Endfläche teilweise verspiegelte Endfläche Das Blitzlicht pumpt Atome mit Energie auf. Beginn der Kaskade: Ein Photon induziert weitere Emissionen. Die Lichtlawine wird reflektiert und verstärkt sich dabei. Der Laserstrahl ist erzeugt. Kapitel 12 Optik 57

Dadurch erhalten wir eine gleichartig aufgebaute Lichtwelle mit • gleicher Phase (kohärentes Licht) • gleicher Frequenz (monochromatisch) , sehr stark gebündelt, weil parallel durch die Reflexion. • polarisiert wegen des Laserfensters Arten von Lasern: Lies B. (BW 7 S. 31 ff. ) Kapitel 12 Optik 58

Arten von Lasern: Festkörperlaser: von Maiman 1960 erfunden. Z. B. Rubinlaser (=Aluminiumoxid mit Chromionen (sie haben die Lasereigenschaften)) Zum Pumpen wird eine Blitzlampe verwendet. Impulsbetrieb. Kapitel 12 Optik 59

Gaslaser: z. B. He Ne Laser ( = 633 nm) (Ne ist hier das Lasermaterial, Helium sorgt für das Pumpen). Er ist ein kontinuierlich arbeitender Laser. Kapitel 12 Optik 60

Halbleiterlaser: für CDs wichtig! Kapitel 12 Optik 61

Medizin Augen-, Zahnheilkunde, Operationen, . . . Forschung und Wissenschaft Laserdrucker CD-, DVD-Player Holografie LASER Liniencodeleser Showvorführungen Vermessungstechnik Militär Lenksysteme, Aufklärung, Zerstörung Industrie Schneiden, Bohren, Schweißen, Gravieren Kapitel 12 Optik 62 Ende

12. 5. 1 Holographie Fotografie Bei der herkömmlichen Fotografie wird ein Gegenstand mit Hilfe eines Objektivs in eine Ebene die Filmebene abgebildet. In dieser Ebene geht die Tiefengestaltung des Gegenstandes verloren. Objektpunkte außerhalb der idealen Abbildungsebene werden, entsprechend dem Schärfentiefenbereich, mehr oder weniger unscharf abgebildet. Kapitel 12 Optik 63

Aufnahme eines Hologramms: Die Holografie ist keine Fotografie des Objekts. Bei der Beleuchtung mit kohärentem (!!) Licht werden die vom Gegenstand ausgehenden Licht wellen mit einem kohärenten Referenz lichtbündel aus der gleichen Lichtquelle (Strahlungsteilung) überlagert. Das entstehende Interferenzmuster wird in einer Filmschicht mit hoher Auflösung (bis zu 7000 Linien/mm; schärfste SW Filme haben ca. 400 Linien/mm) gespeichert. Es enthält Informationen über Phase und Ampli tude des eingestrahlten Lichts. Kapitel 12 Optik 64

Wiedergabe eines Hologramms: Zur Wiedergabe beleuchtet man das Hologramm mit einem monochro matischen Lichtbündel, dessen Richtung dem Referenzstrahl während der Aufnahme entsprechen soll. Das Licht wird an den mikroskopisch feinen Interferenzstrukturen des Hologramms ähnlich wie an einem Gitter gebeugt. Dem betrachtenden Auge erscheint hinter dem Hologramm ein Wellenfeld, das aus den Bestimmungsstücken Amplitude, Bezugsphase und Ausbreitungsrichtung der Wellenzüge des Objekts nicht unterscheidbar vom Original (dreidimensional) rekonstruiert. Kapitel 12 Optik 65

Das oben Beschriebene gibt das Prinzip der Holografie wieder. Die Holografie wurde von Denis Gabor in den Jahren 1947/48 entwickelt. Er hatte leider keine leistungsfähigen kohärenten Lichtquellen zur Verfügung. Erst durch die Erfindung des Lasers durch Maiman im Jahre 1960 stand eine solche zur Verfügung. Gabor bekam im Jahr 1971 für seine Arbeiten auf diesem Gebiet den Nobelpreis. Erst in den 80 er Jahren nahm die Holografie einen großen Aufschwung, seit auch Massenproduktionen in Form von Prägehologrammen möglich sind. Kapitel 12 Optik 66

12. 6 Welleneigenschaften des Lichts 12. 6. 1 Interferenz des Lichts Zur Interferenz ist es nötig, dass die sich überlagernden Wellenzüge ein Phasenbeziehung zueinander haben (Ebenso muss die Frequenz stimmen). Kohärenzbedingung: Licht wird von Atomen und Molekülen in spontaner Emission ausgestrahlt. Dabei werden lauter einzelne Wellenzüge ausgestrahlt, die zusammen die Lichtwelle ergeben. (Dauer eines Elementaraktes ca. 10 8 s. ) Die einzelnen Wellenzüge haben meist keine Beziehung zueinander (Phase, Frequenz, Schwingungsrichtung) und können daher auch nicht interferieren. Kapitel 12 Optik 67

Inkohärentes, weißes Licht Inkohärentes, monochromatisches Licht Vgl. Buch BW 7 Abb. 31. 1 Kohärentes Licht Kapitel 12 Optik 68

Die Länge eines solchen Wellenzuges bezeichnet man als Kohärenzlänge. Diese beträgt bei weißem Licht einer Glühlampe ca. 10 6 m bei einer Hg Dampflampe ca. 1 m und bei einem Laser einige km. Lichtwellen, die miteinander interferieren können bezeichnet man als kohärent. ( die anderen inkohärent) Kapitel 12 Optik 69

12. 6. 1. 1 Interferenz an dünnen Schichten: Versuch: 1. Beleuchtung mit monochro matischem Licht: 2. Beleuchtung mit weißem Licht. Ergebnis: Bei monochromatischem Licht sehen wir helle und dunkle Streifen. Bei weißem Licht sehen wir Streifen in Regenbogenfarben Kurz vor dem Abreißen sehen wir einen schwarzen Fleck. Kapitel 12 Optik 70

1. Reflektiertes Licht: Wir betrachten die Strahlen 1' und 2 Gangunterschied: D = /2 +2 d ( d. . Dicke der Wasserschicht) /2 von der Reflexion am festen Ende Verstärkung: 2 d = */2 d =(2 k+1). */4 k = 0, 1, 2, . . . *= /n (im dichteren Medium, nachher wieder , f bleibt gleich) Auslöschung: 2 d = * → d = k. */2 k = 0, 1, 2, . . . Kapitel 12 Optik 71

2. Durchgehendes Licht Wir betrachten die Strahlen 1'' und 2'' D = 2 d Es gibt keinen Phasensprung Verstärkung: 2 d = * → d = k∙ */2 k= 0, 1, 2, . . . Auslöschung: 2 d = */2 → d =(2 k+1)∙ */4 k= 0, 1, 2, . . . Kapitel 12 Optik 72

12. 6. 1. 2 Optische Vergütung: ( Aufbringung eines Antireflexbelages) n. L. . . Brechungsindex in Luft n. V. . . Brechungsindex in Vergütungsschicht n. G. . . Brechungsindex in Glas n. V < n. G Strahl 1 erfährt einen Phasensprung daher Gangunterschied /2 Strahl 2 erfährt einen Phasensprung daher Gangunterschied /2 Diese beiden Gangunterschiede heben sich auf. Um daher im reflektierten Licht Auslöschung zu erhalten, muss die Schichtdicke sein. Die Strahlen a und b (durchgehendes Licht) verstärken sich. Kapitel 12 Optik 73

empirisch: so wird an beiden Schichten etwa gleich viel reflektiert. Die Löschung des reflektierten Lichts gelingt nur für eine bestimmte Wellenlänge. Wird beispielsweise LGrün (540 nm) angewählt, so wird blau und rot reflektiert. → Blaubelag bei Kameraobjektiven etc. Das Herstellen vergüteter Linsen erfolgt durch Aufdampfen im Vakuum (z. B. Fa. Balzers). Vergütungsmaterialien: Kryolith (Na 3 Al. F 6 ) n = 1, 33 Magnesiumfluorid (Mg. F 2) n = 1, 38 Auch Mehrschichtbeläge sind möglich Kapitel 12 Optik 74

Interferenzfilter Teil des weißen Lichtes wird reflektiert, Komplementärfarbe geht durch > Farbteiler ) Interferenzfilter bestehen aus einem transparenten Material (z. B. Glas oder Quarz), auf das viele dünne Schichten mit abwechselnd hoher und niedriger Brechzahl aufgedampft sind. Eine in das Material eindringende Welle wird an den Brechzahl Übergängen teilweise reflektiert. Haben die Schichten eine Dicke von ca. einer Viertelwellenlänge, erfahren die reflektierten Teile konstruktive Interferenz. Für alle anderen Wellenlängen entsprechen die Phasenunterschiede nicht genau einer Wellenlänge, so dass die Wellen destruktiv interferieren. Interferenzfilter können mit verschiedenen spektralen Bandbreiten und Transmissionsgraden hergestellt werden. Kapitel 12 Optik 75

12. 6. 2 Beugung Versuch: Vom hinteren Ende des Physiksaals aus beobachten wir durch einen Vorhangstoff eine am Pult stehende brennende Kerze. Ergebnis: Man sieht die Flamme mehrmals. Diese Erscheinungen nennt man Beugungserscheinungen. Kapitel 12 Optik 76

Kapitel 12 Optik 77

Kapitel 12 Optik 78

Kapitel 12 Optik 79