Hier finden Sie aktuelle Ankündigungen (z.B. Terminänderungen, Klausurtermine) und ergänzendes Material zur Vorlesung, sowie Übungsblätter für die Seminare.
Aktuelles: Willkommen auf der Homepage der Vorlesung
"Grundlagen der Physik IIIA (Optik)"
(Universität Ulm SS 2007) !
Hier finden Sie aktuelle
Ankündigungen (z.B. Terminänderungen, Klausurtermine) und ergänzendes
Material zur Vorlesung, sowie Übungsblätter für die Seminare.
Aktuelles:
Alles, was mit den Seminarübungen zu tun hat, findet sich hier!
Und hier gehts zur Vorlesungssammlung Physik der Uni Ulm!
Vorträge im Wintersemester 2007/8:
Hägele: "Tragweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Aussagen" (Arbeitstitel)
(Ringvorlesung "Wissenschaft und Weltbild" Studium generale und Humboldt-Studienzentrum)
Mi, 28.11.2007 18 Uhr (Einzelheiten im Internet oder in den entsprechenden Programmheften)
Hägele, Brackenhofer: "Regenbögen, Halos, Heiligenscheine - optische Phänomene in der Atmosphäre"
(Vortrag mit Experimenten und Simulationen am PC im Rahmen des Kolloquiums für Physiklehrende)
Di, 12.02.2008 16 Uhr im H2.
*** Stand: 16.07.2007 ***
Unser Team:
Vorlesung: Prof. Dr. Peter C. Hägele N25/449 Tel.
50 22952
Experimente: Gerold Brackenhofer Studienkommission
Physik/Wirtschaftsphysik, O25/408 Tel. 50 22953
Reiner Keller Vorlesungssammlung
Physik, Tel. 50 22242
Seminare: Prof. Dr. Ute Kaiser ZE
Materialwissenschaftliche Elektronenmikroskopie, N25/488 Tel. 50 22950
Jens Leschner ZE Materialwissenschaftliche Elektronenmikroskopie
Michael Grupp Institut für Quantenphysik
Norbert Linke Institut für Quanteninformationsverarbeitung
Literaturhinweise zur Optik:
Lehrbücher:
W. Demtröder: Experimentalphysik 2 (Elektrizität und Optik). Berlin, Heidelberg, NewYork: Springer-Verlag, 4. Aufl. 2006
W. Zinth, U. Zinth: Optik. Lichtstrahlen - Wellen - Photonen. München, Wien: Oldenbourg-Verlag 2005
D. Meschede: Gerthsen Physik. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 23. Aufl. 2006
Optik-Kapitel vieler weiterer Physik-Lehrbücher
E. Hecht: Optik. München, Wien: Oldenbourg-Verlag 4. Aufl. 2005 (sehr ausführlich!)
M. Born: Optik. Ein Lehrbuch der elektromagnetischen Lichttheorie. Berlin: Springer-Verlag 4. Aufl. 2006
(Standardwerk der Grundlagen der klassischen Optik)
Dieses Ergebnis der Lernpsychologie über die
mittlere Merkfähigkeit sollte man kennen!
Einheitenumrechnung Nicht mehr erlaubte Einheiten
Ein hübsches Einheiten-Umrechungsprogramm: SI-Konverter (Freeware)
1. Geometrische Optik
1.2 Fermat'sches Prinzip
1.3 Reflexion nd Brechung an ebenen Flächen
Brechung und Reflexion am Wassertropfen
Beobachtungswinkel beim Regenbogen
Ein gutes Programm zum Regenbogen (Physikdidaktik Erlangen, Freeware) (Herunterladen)
Anwendungen der Totalreflexion
1.4 Optische Abbildung
reelles und virtuelles Bild (Zinth/Zinth)
1.4.1 Ebener Spiegel
1.4.2 Optische Abbildung mit sphärischen Spiegeln (Kugelspiegeln)
Abbildung an einem Kugelspiegel (Zinth/Zinth)
Brennpunkte am Kugelspiegel (Zinth/Zinth)
Kaustik (Applet) Kaustik Kaffeetasse Kaustik (noch ein Applet)
Bildkonstruktion (Demtröder II)
1.4.3 Optische Abbildung durch brechende Kugelflächen
Brechung an einer Kugelfläche (Zinth/Zinth) Vorzeichenkonventionen Zinth/Zinth)
Mehrfache Anwednung der Abbildungsgleichung (Zinth/Zinth)
Abbildung mit dünner Linse (Zinth/Zinth)
Optische Bank (ausprobieren!)
Geometrische Konstruktion /Zinth/Zinth)
1.4.4. Linsenfehler
Chromatische Aberration (Zinth/Zinth)
Achromat (Zinth/Zinth) Achromat (Demtröder II)
n(lamda) verschiedener optischer Gläser (Zinth/Zinth)
Plankonvexe Linse (Demtröder II)
Astigmatismus (Demtröder II)
Bildfeldwölbung (Demtröder II)
Koma (Demtröder II)
1.4.5 Dicke Linsen und Linsensysteme
Hauptebenen (Zinth/Zinth)
1.5 Optische Instrumente
1.5.1 Das Auge
Normal- und Fehlsichtigkeit (Zinth/Zinth)
1.5.2 Die Fresnel-Linse
Prinzip der Fresnel-Linse (Zinth/Zinth)
1.5.3 Die Lupe
1.5.4 Das Mikroskop
Vergrößerung eines Mikroskops (Zinth/Zinth)
numerische Apertur (Zinth/Zinth)
1.5.5 Das Fernrohr
astronomisches Fernrohr (Zinth/Zinth) Vergrößerung terrestrisches Fernrohr (Zinth/Zinth)
Typen von Spiegelteleskopen (Zinth/Zinth)
1.5.6 Andere Linsentypen
GRIN-Linsen (Hecht): radial axial (Demtröder II)
Gravitationslinsen:
Der gekrümmte Raum im Modell des Gummituches
Wie bilden Gravitationslinsen ab? Beispiele Weitere Informationen
Video: Visualisierung relativistischer Effekte
Ein Modell mit dünner Glaslinse (Quelle: K.-H. Lotze, Astronomie + Raumfahrt 41(5) (2004))
Ergänzung: Software (teilweise frei) zur Konstruktion von Linsensystemem (optical design software)
2 Wellenoptik
2.1 Erinnerung an die Wellenlehre
Einige Wellentypen (Applets)
Erdbebenwellen (2MB) Phasengeschwindigkeiten verschiedener Wellen
2.2 Elektromagnetische Wellen
Überblick über das elektromagnetische Spektrum 1 und 2
Umrechnung Wellenlänge - Frequenz - Energie (senkrechte Linie verschieben!)
2.3 Reflexion und Brechung (Refraktion) an Grenzflächen
2.3.1 Huygens'sches Prinzip
Huygens'sches Prinzip (Zinth/Zinth)
2.3.4 Elektromagnetische Wellen an ebenen Grenzflächen (Fresnel'sche Formeln)
Ansatz Reflexions- und Brechungsgesetz Änderung Bündelquerschnitt Reflexionsgrad dünner-->dichter
Brewster-Winkel Reflexionsgrad dichter-->dünner
evaneszente Wellen optisches Tunneln
Ergänzung: Fourier-Analyse und -Synthese. Einführungen finden sich in vielen Physik- und Mathematikbüchern.
Hier eine kurze Einführung mit vielen Beispielen: F1 F2 F3 F4 F5 F6
Und hier ein Applet dazu zum Spielen!
2.4.1 Beugung am (langen) Spalt
Intensität bei Beugung am Spalt (Zinth/Zinth)
Vergleich Spalt / Lochblende (Langkau, Lindström,Scobel: Physik kompakt: Elektromagnet. Wellen. Braunschweig: Vieweg 1996)
Applet Einzelspaltbeugung und noch eines (Anordnung orientierbar)
2.4.2 Beugung an komplementären Strukturen (Babinet'sches Theorem)
Babinet (Langkau,Lindström,Scobel: Physik kompakt)
2.4.3 Interferenz am Doppelspalt
Doppelspalt (Zinth/Zinth))
Intensität am Doppel- und Mehrfachspalt
2.4.4 Interferenz am Gitter
Gitterfunktion (Alonso-Finn II)
Kreuzgitter (zweidimensionales Gitter)
Ausblick: Strukturanalyse (dreidimensionale Gitter)
Phasengitter (Demtröder II)
Reflexionsgitter (Demtröder II)
Strukturfarben in der Natur (Gerthesen 16. Aufl.)
Ergänzung: Die Gefiederfarben der Vögel (4 Seiten, farbig)
2.4.5 Gitter als Spektralapparate; Auflösungsvermögen
Gitterspektrometer IR-Spektrometer (Ibach/Lüth)
Auflösungsvermögen des Mikroskops nach Helmholtz und nach Abbe 1 2
Experiment zur Abbe'schenTheorie: Strahlengang
2.4.6 Kohärenz
kohärentes und inkohärentes Licht 1 2 (Zinth/Zinth)
Ergänzung: Herleitung der "klassischen Unschärferelation" G1 G2 (auch interessant zum Thema "Zerfließen eines Wellenpakets")
Ausblick
Licht als Teilchen (Photonen)
Statistik der Photonen - Interferenz (Zinth/Zinth)
Interpretation des Doppelspaltexperimentes (vgl. Feynman, Lectures on Physics, Vol. III für Elektronen) 1 2 3
Doppelspalt bei geringer Elektronenintensität (Hitachi)
Ergänzung:
Nach einem Jahr Physikstudium ist ein Rückblick ganz nützlich (ein bisschen Wissenschaftstheorie):
Wie funktioniert eigentlich die Erkenntnismethodik der Physik? Was kann die Physik aussagen - was nicht?
Hägele: "Physik - Weltbild oder Naturbild?" (PDF, 38 S. Text, 478 kB)
Physik und christliche Weltanschauung: Interessante Texte zum freien Download beim Institut für Glaube und Wissenschaft (Marburg).
Buchhinweise:
Peter C. Hägele, Rainer Mayer: "Warum glauben - wenn Wissenschaft doch Wissen schafft?"
Wuppertal: R. Brockhaus Verlag 2003, 131 S., ISBN 3 417 24360 2
Peter C. Hägele: "Die Methodik der Naturwissenschaften und ihre Grenzen"
(Interessenten aus der Vorlesung Grundlagen IIIa können von mir den PDF-File erhalten.)
in: H. Sautter (Hrsg.): "Wissen versus Glaube? Wer glaubt, weiß mehr!"
Wuppertal: R. Brockhaus Verlag (erscheint vorauss. im Herbst 2007)
Letzte Ergänzung: 17.07.2007 17.30 Uhr
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