Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler - Aufgaben mit Lösungen

Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler - Aufgaben mit Lösungen

 

 

 

von: Rolf Martin

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2018

ISBN: 9783446457690

Sprache: Deutsch

200 Seiten, Download: 7494 KB

 
Format:  PDF

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Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler - Aufgaben mit Lösungen



  Vorwort 8  
  Inhalt 10  
  Zum?Geleit 22  
  Teil?I Aufgaben 24  
  1 Einleitung 26  
     1.1? Lichtwellenlängen 26  
     1.2? Welleneigenschaften 26  
  2 Geometrische Optik 28  
     2.1? Lichtstrahlen, optische Abbildung 28  
     2.2? Fermat’sches Prinzip 28  
     2.3? Reflexion von Lichtstrahlen 28  
        2.3.1? Reflexionsgesetz aus Fermat’schem Prinzip 28  
        2.3.2? Winkelspiegel 28  
        2.3.3? Rotierende Flüssigkeit als Parabolspiegel 29  
        2.3.4? Konstruktive Verfolgung eines schiefen Strahls bei einem Spiegel 29  
        2.3.5? Abbildung eines weit entfernten Gegenstands durch einen Hohlspiegel 29  
        2.3.6? Newton’sche Abbildungsgleichung beim Hohlspiegel 30  
        2.3.7? Abbildung durch Hohl- und Wölbspiegel 30  
        2.3.8? Vergrößerung eines Kosmetikspiegels 30  
     2.4? Brechung des Lichts 31  
        2.4.1? Brechungsgesetz aus Fermat’schem Prinzip 31  
        2.4.2? Codenummern optischer Gläser 31  
        2.4.3? Brechung an einem Glaswürfel 31  
        2.4.4? Brechung und Totalreflexion an einem Prisma 31  
        2.4.5? Brechzahlbestimmung 32  
        2.4.6? Numerische Apertur einer Glasfaser 32  
        2.4.7? Minimaler Ablenkwinkel am Prisma 32  
     2.5? Brechung an gekrümmten Flächen 32  
        2.5.1? Kartesisches Ovaloid 32  
        2.5.2? Vergleich Kartesisches Ovaloid und Kugelfläche 33  
        2.5.3? Stablinse mit Abbe’scher Invariante 33  
        2.5.4? Kugellinse mit Abbe’scher Invariante 34  
        2.5.5?Kugelförmiges Aquarium 34  
     2.6? Abbildung durch Linsen 34  
        2.6.1? Linse an Luft und Wasser 34  
        2.6.2? Brennweite in Abhängigkeit vom umgebenden Medium 34  
        2.6.3? Linsenschleifergleichung 34  
        2.6.4? Linsenschleifergleichung 35  
        2.6.5? Bessel-Verfahren zur Brennweitenbestimmung 35  
        2.6.6? Abbildungsfälle bei einer Sammellinse 35  
        2.6.7? Abbildungsfälle bei einer Zerstreuungslinse 35  
        2.6.8? Abbildung eines weit entfernten Gegenstandes 36  
        2.6.9? Linsensystem mit drei Linsen 36  
        2.6.10? Dicke Linse, Fermat’sches Prinzip 36  
        2.6.11? Abbildung durch eine dicke Plankonvexlinse 37  
        2.6.12? Brennweite einer dicken Plankonvexlinse 37  
        2.6.13? Brennweite und Hauptebenen einer dicken Meniskuslinse 37  
        2.6.14? Brechkraft einer dicken Bikonvexlinse 37  
        2.6.15? Stablinse 37  
        2.6.16? Anamorphotische Abbildung 38  
        2.6.17? Linsensystem aus zwei Sammellinsen 38  
        2.6.18? Linsensystem aus Sammel- und Zerstreuungslinse 38  
        2.6.19? Achromat 39  
     2.7? Matrixmethoden der Gauß’schen Optik 39  
        2.7.1? Laserschneidkopf 39  
        2.7.2? Dreilinsiges System 40  
        2.7.3? Systemmatrix 40  
        2.7.4? Kollimation mit GRIN-Linse 41  
        2.7.5? Abbildung mit GRIN-Linse 41  
        2.7.6? Unterwasserlampe 41  
        2.7.7? Dünne Linse in verschiedenen Medien 42  
        2.7.8? Kombination aus Zerstreuungslinse und Hohlspiegel 42  
     2.8? Strahlbegrenzungen 42  
        2.8.1? Pupillen 42  
        2.8.2? Pupillenlagen und Öffnungswinkel 42  
        2.8.3? Pupillen und Öffnungswinkel eines Systems 43  
        2.8.4? Luken 43  
        2.8.5? Luken und Pupillen 43  
        2.8.6? Fernrohr mit Feldblende und Feldlinse 43  
     2.9? Abbildungsfehler 44  
        2.9.1? Fehlerarten 44  
        2.9.2? Farbfehler 44  
        2.9.3? Linsenanordnung für minimalen Öffnungsfehler 44  
        2.9.4? Linse bester Form 44  
        2.9.5? Reduktion der Koma 44  
        2.9.6? Beseitigung des Astigmatismus 45  
        2.9.7? Achromatisches Dublett 45  
     2.10? Optische Instrumente 45  
        2.10.1? Augenmodell mit Matrizenmethoden 45  
        2.10.2? Akkomodation der Augenlinse 46  
        2.10.3? Korrektur der Kurzsichtigkeit mit Kontaktlinse 46  
        2.10.4? Lupenvergrößerung 47  
        2.10.5? Huygens-Okular 47  
        2.10.6? Mikroskopvergrößerung 47  
        2.10.7? Förderliche Vergrößerung eines Mikroskops 47  
        2.10.8? Astronomisches Fernrohr 48  
        2.10.9? Galilei’sches Fernrohr 48  
        2.10.10? Auflösungsvermögen einer Digitalkamera 48  
        2.10.11? Schärfentiefe bei Nahaufnahmen 49  
  3 Radio- und Fotometrie 50  
     3.1? Strahlungsphysikalische Größen, Radiometrie 50  
        3.1.1? Kollimationsausbeute bei Kugelstrahler 50  
        3.1.2? Kollimationsausbeute bei Lambert-Strahler 50  
        3.1.3? Abstrahlung einer LED 51  
        3.1.4? Ebene Fläche strahlt auf Detektor 51  
        3.1.5? Strahldichte einer diffus reflektierenden Fläche 52  
        3.1.6? Wien’sches Verschiebungsgesetz 52  
        3.1.7? Stefan-Boltzmann-Gesetz 52  
        3.1.8? Lichtleitwert 52  
     3.2? Erfassen und Transfer der Strahlung von?Lampen 53  
        3.2.1? Kenngrößen 53  
        3.2.2? Ulbrichtkugel 53  
        3.2.3? Bestrahlungsstärke in der Ulbrichtkugel 53  
     3.3? Lichttechnische Größen, Fotometrie 54  
        3.3.1? Lichtstrom einer roten LED 54  
        3.3.2? Lichtstrom einer Wolfram-Halogen-Lampe 54  
        3.3.3? Hellempfindlichkeitsgrad 55  
        3.3.4? Abstrahlcharakteristik einer LED 55  
        3.3.5? Straßenbeleuchtung 56  
     3.4? Lichttechnische Größen, Fotometrie 56  
        3.4.1? Farbwertanteile eines schwarzen Strahlers 56  
        3.4.2? Farbwertanteile einer LED 56  
        3.4.3? Farbwertanteile einer Wolfram-Halogen-Lampe 58  
        3.4.4? Farbmischung 58  
  4 Wellenoptik 60  
     4.1? Elektromagnetische Wellen 60  
        4.1.1? Sichtbares Spektrum 60  
        4.1.2? Wellengleichung in Abhängigkeit von der Laufrichtung 60  
        4.1.3? Laufrichtung einer Welle 60  
        4.1.4? Kugelwelle 60  
        4.1.5? Ebene Wellen in verschiedenen Richtungen 61  
        4.1.6? Feldstärken solarer Strahlung 61  
     4.2? Polarisation des Lichts 61  
        4.2.1? Polarisationsformen 61  
        4.2.2? Jones-Vektoren 61  
        4.2.3? Interpretation von Jones-Vektoren 62  
        4.2.4? Gesetz von Malus 62  
        4.2.5? Viertel- und Halbwellenplatte 62  
        4.2.6? Jones Matrizen 62  
        4.2.7? Polarisation durch Reflexion 62  
        4.2.8? Polarisationsfolien 63  
        4.2.9? Gesetz von Malus mit realen Polarisatoren 63  
        4.2.10? Indexellipsoid in einachsigen Kristallen 63  
        4.2.11? Glan-Taylor-Prisma 63  
        4.2.12? Rochon-Prisma 64  
        4.2.13? ?/2-Platte nullter Ordnung 64  
        4.2.14? Licht-Modulator 65  
     4.3? Lichtwellen an Grenzflächen 65  
        4.3.1? Fresnel’sche Gleichungen 65  
        4.3.2? Fresnel-Rhombus 65  
        4.3.3? Totalreflexion 65  
        4.3.4? Reflexion an einer Metalloberfläche 66  
     4.4? Interferenz 66  
        4.4.1? Gangunterschied 66  
        4.4.2? Zweistrahlinterferenz 66  
        4.4.3? Laser-Array 67  
        4.4.4? Doppelspalt 67  
        4.4.5? Kohärenzeigenschaften eines Halbleiterlasers 67  
        4.4.6? Kohärenzeigenschaften einer Spektrallampe 68  
        4.4.7? Gruppenindex 68  
        4.4.8? Gruppenindex von Quarzglas 68  
        4.4.9? Holografisches Gitter 68  
        4.4.10? Stehende Wellen im Laser-Resonator 69  
        4.4.11? Farbreflexe einer Seifenlamelle 69  
        4.4.12? Fizeau-Streifen 70  
        4.4.13? Reflexvermindernde Einfachschicht 70  
        4.4.14? Reflexvermindernde Einfachschicht für Unterwasserkamera 70  
        4.4.15? Dielektrischer Spiegel 70  
        4.4.16? Michelson-Interferometer 71  
        4.4.17? Wärmeausdehnung mit Michelson-Interferometer 71  
        4.4.18? Fabry-Perot-Interferometer 71  
     4.5? Beugung 72  
        4.5.1? Huygens’sches Prinzip 72  
        4.5.2? Spaltbeugung 72  
        4.5.3? Intensitätsverhältnisse bei der Spaltbeugung 73  
        4.5.4? Linsenfokus 73  
        4.5.5? Auflösungsvermögen des Auges und Pixelbilder 73  
        4.5.6? Airy-Scheibchen 73  
        4.5.7? Doppelspalt 74  
        4.5.8? Auflösung eines Gitters 74  
        4.5.9? Spektrometer mit Reflexionsgitter 75  
        4.5.10? Lineare Dispersion 75  
     4.6? Gauß’sche Strahlen 75  
        4.6.1? Strahlradius 75  
        4.6.2? Lunar Laser Ranging 75  
        4.6.3? Gaußstrahl 76  
        4.6.4? Laserfokussierung 76  
        4.6.5? Laser mit geringer Divergenz 77  
     4.7? Holografie 77  
        4.7.1? Weißlichthologramm 77  
        4.7.2? Intensitätsverlauf bei Hologramm-Belichtung 78  
  5 Quantenoptik 80  
     5.1? Lichtquanten 80  
        5.1.1? Äußerer Fotoeffekt 80  
        5.1.2? Innerer Fotoeffekt 80  
        5.1.3? Lichtdruck 80  
        5.1.4? Druck solarer Photonen 81  
        5.1.5? Photonenenergien und -impulse 82  
     5.2? Welle-Teilchen-Dualismus 82  
        5.2.1? Antreffwahrscheinlichkeit gebeugter Photonen 82  
     5.3? Absorption und Emission von Licht 83  
        5.3.1? Photonabsorption 83  
        5.3.2? Impuls- und Energieerhaltung bei der Emission 83  
        5.3.3? Lebensdauer angeregter Elektronen und spektrale Linienbreite 83  
     5.4? Laser 84  
        5.4.1? Verstärkung eines Lasers 84  
        5.4.2? Reflexionsgrad von Laserspiegeln 84  
        5.4.3? Frequenzänderung infolge von Längenänderung 84  
        5.4.4? Monomode-Laser 84  
        5.4.5? Laser-Pulse 84  
        5.4.6? Femtosekundenlaser 85  
  6 Optoelektronik 86  
     6.1? Halbleiter-Sender 86  
        6.1.1? Temperaturdrift der LED-Farbe 86  
        6.1.2? Wirkungsgrade einer LED 86  
        6.1.3? Plastik-Vergusskörper einer LED 86  
        6.1.4? Modulation einer IRED 87  
        6.1.5? Temperaturabhängigkeit der Laserschwelle 88  
        6.1.6? Abstand longitudinaler Moden 88  
        6.1.7? Modensprünge 88  
        6.1.8? Modulation eines Halbleiterlasers 89  
        6.1.9? Laserschwelle 89  
        6.1.10? DFB-Laser 89  
     6.2? Halbleiter-Detektoren 90  
        6.2.1? Eindringtiefe von Photonen 90  
        6.2.2? Quantenausbeute und Empfindlichkeit 90  
        6.2.3? Detektivität von pin-Fotodioden 90  
        6.2.4? Lawinenfotodiode 90  
  7 Führung von Licht in?Lichtwellenleitern 92  
     7.1? Einleitung 92  
        7.1.1? Eigenschaften von Lichtwellenleitern 92  
     7.2? Schichtwellenleiter 92  
        7.2.1? Doppelheterostruktur 92  
     7.3? Wellen in zylindrischen Fasern 92  
        7.3.1? Stufenindex-Faser 92  
        7.3.2? Monomode-Faser 93  
        7.3.3? Zusammensetzung des Faserkerns 93  
     7.4? Dämpfung in Lichtwellenleitern 93  
        7.4.1? Dämpfungskoeffizient 93  
        7.4.2? Dämpfung in PMMA 94  
        7.4.3? Abschneidemethode 94  
        7.4.4? Wechsel des Sendelasers 94  
        7.4.5? Nachrichtenübertragung auf POF 94  
     7.5? Dispersion im Lichtwellenleiter 95  
        7.5.1? Bitrate einer Stufenindex-Faser 95  
        7.5.2? Bitrate einer Plastikfaser 95  
        7.5.3? Kombination von Dispersionsmechanismen 95  
  Teil?II Lösungen 96  
  1 Einleitung 98  
     1.1? Lichtwellenlängen 98  
     1.2? Welleneigenschaften 98  
  2 Geometrische Optik 100  
     2.1? Lichtstrahlen, optische Abbildung 100  
     2.3? Reflexion von Lichtstrahlen 100  
        2.3.1? Reflexionsgesetz aus Fermat’schem Prinzip 100  
        2.3.2? Winkelspiegel 100  
        2.3.3? Rotierende Flüssigkeit als Parabolspiegel 101  
        2.3.4? Konstruktive Verfolgung eines schiefen Strahls bei einem Spiegel 102  
        2.3.5? Abbildung eines weit entfernten Gegenstands durch einen Hohlspiegel 102  
        2.3.6? Newton’sche Abbildungsgleichung beim Hohlspiegel 102  
        2.3.7? Abbildung durch Hohl- und Wölbspiegel 103  
        2.3.8? Vergrößerung eines Kosmetikspiegels 103  
     2.4? Brechung des Lichts 104  
        2.4.1? Brechungsgesetz aus Fermat’schem Prinzip 104  
        2.4.2? Codenummern optischer Gläser 105  
        2.4.3? Brechung an einem Glaswürfel 105  
        2.4.4? Brechung und Totalreflexion an einem Prisma 105  
        2.4.5? Brechzahlbestimmung 106  
        2.4.6? Numerische Apertur einer Glasfaser 106  
        2.4.7? Minimaler Ablenkwinkel am Prisma 106  
     2.5? Brechung an gekrümmten Flächen 108  
        2.5.1? Kartesisches Ovaloid 108  
        2.5.2? Vergleich Kartesisches Ovaloid und Kugelfläche 109  
        2.5.3? Stablinse mit Abbe’scher Invariante 109  
        2.5.4? Kugellinse mit Abbe’scher Invariante 110  
        2.5.5? Kugelförmiges Aquarium 110  
     2.6? Abbildung durch Linsen 110  
        2.6.1? Linse an Luft und Wasser 110  
        2.6.2? Brennweite in Abhängigkeit vom umgebenden Medium 111  
        2.6.3? Linsenschleifergleichung 111  
        2.6.4? Linsenschleifergleichung 112  
        2.6.5? Bessel-Verfahren zur Brennweitenbestimmung 113  
        2.6.6? Abbildungsfälle bei einer Sammellinse 113  
        2.6.7? Abbildungsfälle bei einer Zerstreuungslinse 113  
        2.6.8? Abbildung eines weit entfernten Gegenstandes 114  
        2.6.9? Linsensystem mit drei Linsen 114  
        2.6.10? Dicke Linse, Fermat’sches Prinzip 115  
        2.6.11? Abbildung durch eine dicke Plankonvexlinse 115  
        2.6.12? Brennweite einer dicken Plankonvexlinse 116  
        2.6.13? Brennweite und Hauptebenen einer dicken Meniskuslinse 116  
        2.6.14? Brechkraft einer dicken Bikonvexlinse 116  
        2.6.15? Stablinse 117  
        2.6.16? Anamorphotische Abbildung 118  
        2.6.17? Linsensystem aus zwei Sammellinsen 119  
        2.6.18? Linsensystem aus Sammel- und Zerstreuungslinse 120  
        2.6.19? Achromat 121  
     2.7? Matrixmethoden der Gauß’schen Optik 122  
        2.7.1? Laserschneidkopf 122  
        2.7.2? Dreilinsiges System 123  
        2.7.3? Systemmatrix 124  
        2.7.4? Kollimation mit GRIN-Linse 125  
        2.7.5? Abbildung mit GRIN-Linse 126  
        2.7.6? Unterwasserlampe 127  
        2.7.7? Dünne Linse in verschiedenen Medien 129  
        2.7.8? Kombination aus Zerstreuungslinse und Hohlspiegel 130  
     2.8? Strahlbegrenzungen 131  
        2.8.1? Pupillen 131  
        2.8.2? Pupillenlagen und Öffnungswinkel 131  
        2.8.3? Pupillen und Öffnungswinkel eines Systems 133  
        2.8.4? Luken 133  
        2.8.5? Luken und Pupillen 134  
        2.8.6? Fernrohr mit Feldblende und Feldlinse 135  
     2.9? Abbildungsfehler 136  
        2.9.1? Fehlerarten 136  
        2.9.2? Farbfehler 136  
        2.9.3? Linsenanordnung für minimalen Öffnungsfehler 137  
        2.9.4? Linse bester Form 137  
        2.9.5? Reduktion der Koma 137  
        2.9.6? Beseitigung des Astigmatismus 138  
        2.9.7? Achromatisches Dublett 138  
     2.10? Optische Instrumente 138  
        2.10.1? Augenmodell mit Matrizenmethoden 138  
        2.10.2? Akkomodation der Augenlinse 140  
        2.10.3? Korrektur der Kurzsichtigkeit mit Kontaktlinse 142  
        2.10.4? Lupenvergrößerung 142  
        2.10.5? Huygens-Okular 143  
        2.10.6? Mikroskopvergrößerung 144  
        2.10.7? Förderliche Vergrößerung eines Mikroskops 145  
        2.10.8? Astronomisches Fernrohr 145  
        2.10.9? Galilei’sches Fernrohr 146  
        2.10.10? Auflösungsvermögen einer Digitalkamera 147  
        2.10.11? Schärfentiefe bei Nahaufnahmen 148  
  3 Radio- und Fotometrie 150  
     3.1? Strahlungsphysikalische Größen, Radiometrie 150  
        3.1.1? Kollimationsausbeute bei Kugelstrahler 150  
        3.1.2? Kollimationsausbeute bei Lambert-Strahler 150  
        3.1.3? Abstrahlung einer LED 151  
        3.1.4? Ebene Fläche strahlt auf Detektor 152  
        3.1.5? Strahldichte einer diffus reflektierenden Fläche 153  
        3.1.6? Wien’sches Verschiebungsgesetz 154  
        3.1.7? Stefan-Boltzmann-Gesetz 154  
        3.1.8? Lichtleitwert 155  
     3.2? Erfassen und Transfer der Strahlung von?Lampen 156  
        3.2.1? Kenngrößen 156  
        3.2.2? Ulbrichtkugel 157  
        3.2.3? Bestrahlungsstärke in der Ulbrichtkugel 158  
     3.3? Lichttechnische Größen, Fotometrie 159  
        3.3.1? Lichtstrom einer roten LED 159  
        3.3.2? Lichtstrom einer Wolfram-Halogen-Lampe 160  
        3.3.3? Hellempfindlichkeitsgrad 161  
        3.3.4? Abstrahlcharakteristik einer LED 162  
        3.3.5? Straßenbeleuchtung 162  
     3.4? Lichttechnische Größen, Fotometrie 163  
        3.4.1? Farbwertanteile eines schwarzen Strahlers 163  
        3.4.2? Farbwertanteile einer LED 163  
        3.4.3? Farbwertanteile einer Wolfram-Halogen-Lampe 164  
        3.4.4? Farbmischung 165  
  4 Wellenoptik 168  
     4.1? Elektromagnetische Wellen 168  
        4.1.1? Sichtbares Spektrum 168  
        4.1.2? Wellengleichung in Abhängigkeit von der Laufrichtung 168  
        4.1.3? Laufrichtung einer Welle 168  
        4.1.4? Kugelwelle 168  
        4.1.5? Ebene Wellen in verschiedenen Richtungen 169  
        4.1.6? Feldstärken solarer Strahlung 170  
     4.2? Polarisation des Lichts 170  
        4.2.1? Polarisationsformen 170  
        4.2.2? Jones-Vektoren 170  
        4.2.3? Interpretation von Jones-Vektoren 172  
        4.2.4? Gesetz von Malus 173  
        4.2.5? Viertel- und Halbwellenplatte 174  
        4.2.6? Jones Matrizen 175  
        4.2.7? Polarisation durch Reflexion 177  
        4.2.8? Polarisationsfolien 178  
        4.2.9? Gesetz von Malus mit realen Polarisatoren 178  
        4.2.10? Indexellipsoid in einachsigen Kristallen 179  
        4.2.11? Glan-Taylor-Prisma 179  
        4.2.12? Rochon-Prisma 180  
        4.2.13? ?/2-Platte nullter Ordnung 181  
        4.2.14? Licht-Modulator 182  
     4.3? Lichtwellen an Grenzflächen 183  
        4.3.1? Fresnel’sche Gleichungen 183  
        4.3.2? Fresnel-Rhombus 185  
        4.3.3? Totalreflexion 185  
        4.3.4? Reflexion an einer Metalloberfläche 186  
     4.4? Interferenz 186  
        4.4.1? Gangunterschied 186  
        4.4.2? Zweistrahlinterferenz 187  
        4.4.3? Laser-Array 188  
        4.4.4? Doppelspalt 188  
        4.4.5? Kohärenzeigenschaften eines Halbleiterlasers 189  
        4.4.6? Kohärenzeigenschaften einer Spektrallampe 189  
        4.4.7? Gruppenindex 189  
        4.4.8? Gruppenindex von Quarzglas 190  
        4.4.9? Holografisches Gitter 191  
        4.4.10? Stehende Wellen im Laser-Resonator 191  
        4.4.11? Farbreflexe einer Seifenlamelle 191  
        4.4.12? Fizeau-Streifen 192  
        4.4.13? Reflexvermindernde Einfachschicht 193  
        4.4.14? Reflexvermindernde Einfachschicht für Unterwasserkamera 193  
        4.4.15? Dielektrischer Spiegel 194  
        4.4.16? Michelson-Interferometer 194  
        4.4.17? Wärmeausdehnung mit Michelson-Interferometer 194  
        4.4.18? Fabry-Perot-Interferometer 195  
     4.5? Beugung 196  
        4.5.1? Huygens’sches Prinzip 196  
        4.5.2? Spaltbeugung 197  
        4.5.3? Intensitätsverhältnisse bei der Spaltbeugung 198  
        4.5.4? Linsenfokus 198  
        4.5.5? Auflösungsvermögen des Auges und Pixelbilder 198  
        4.5.6? Airy-Scheibchen 199  
        4.5.7? Doppelspalt 200  
        4.5.8? Auflösung eines Gitters 201  
        4.5.9? Spektrometer mit Reflexionsgitter 201  
        4.5.10? Lineare Dispersion 202  
     4.6? Gauß’sche Strahlen 202  
        4.6.1? Strahlradius 202  
        4.6.2? Lunar Laser Ranging 203  
        4.6.3? Gaußstrahl 203  
        4.6.4? Laserfokussierung 204  
        4.6.5? Laser mit geringer Divergenz 205  
     4.7? Holografie 205  
        4.7.1? Weißlichthologramm 205  
        4.7.2? Intensitätsverlauf bei Hologramm-Belichtung 206  
  5 Quantenoptik 208  
     5.1? Lichtquanten 208  
        5.1.1? Äußerer Fotoeffekt 208  
        5.1.2? Innerer Fotoeffekt 209  
        5.1.3? Lichtdruck 209  
        5.1.4? Druck solarer Photonen 209  
        5.1.5? Photonenenergien und -impulse 210  
     5.2? Welle-Teilchen-Dualismus 210  
        5.2.1? Antreffwahrscheinlichkeit gebeugter Photonen 210  
     5.3? Absorption und Emission von Licht 212  
        5.3.1? Photonabsorption 212  
        5.3.2? Impuls- und Energieerhaltung bei der Emission 212  
        5.3.3? Lebensdauer angeregter Elektronen und spektrale Linienbreite 213  
     5.4? Laser 214  
        5.4.1? Verstärkung eines Lasers 214  
        5.4.2? Reflexionsgrad von Laserspiegeln 214  
        5.4.3? Frequenzänderung infolge von Längenänderung 214  
        5.4.4? Monomode-Laser 215  
        5.4.5? Laser-Pulse 215  
        5.4.6? Femtosekundenlaser 216  
  6 Optoelektronik 218  
     6.1? Halbleiter-Sender 218  
        6.1.1? Temperaturdrift der LED-Farbe 218  
        6.1.2? Wirkungsgrade einer LED 218  
        6.1.3? Plastik-Vergusskörper einer LED 219  
        6.1.4? Modulation einer IRED 219  
        6.1.5? Temperaturabhängigkeit der Laserschwelle 220  
        6.1.6? Abstand longitudinaler Moden 220  
        6.1.7? Modensprünge 221  
        6.1.8? Modulation eines Halbleiterlasers 222  
        6.1.9? Laserschwelle 222  
        6.1.10? DFB-Laser 223  
     6.2? Halbleiter-Detektoren 223  
        6.2.1? Eindringtiefe von Photonen 223  
        6.2.2? Quantenausbeute und Empfindlichkeit 223  
        6.2.3? Detektivität von pin-Fotodioden 224  
        6.2.4? Lawinenfotodiode 224  
  7 Führung von Licht in?Lichtwellenleitern 226  
     7.1? Einleitung 226  
        7.1.1? Eigenschaften von Lichtwellenleitern 226  
     7.2? Schichtwellenleiter 226  
        7.2.1? Doppelheterostruktur 226  
     7.3? Wellen in zylindrischen Fasern 228  
        7.3.1? Stufenindex-Faser 228  
        7.3.2? Monomode-Faser 228  
        7.3.3? Zusammensetzung des Faserkerns 229  
     7.4? Dämpfung in Lichtwellenleitern 230  
        7.4.1? Dämpfungskoeffizient 230  
        7.4.2? Dämpfung in PMMA 231  
        7.4.3? Abschneidemethode 231  
        7.4.4? Wechsel des Sendelasers 232  
        7.4.5? Nachrichtenübertragung auf POF 232  
     7.5? Dispersion im Lichtwellenleiter 233  
        7.5.1? Bitrate einer Stufenindex-Faser 233  
        7.5.2? Bitrate einer Plastikfaser 234  
        7.5.3? Kombination von Dispersionsmechanismen 234  

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