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V
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
X
Gliederung des Gesamtwerkes
XII
Historische Aspekte zur Lichtausbreitung
1 Das Heron’sche Prinzip Reflexion an ebenen und
gekrümmten Flächen 1
2 Ansätze von Descartes, Anwendungen auf Brechung und
Snellius und Newton Totalreflexion 8
3 Ansätze von Snellius, Kepler, Anwendungen auf Brechung und
Fermat und Huygens Totalreflexion 13
4 Das Fermat’sche Prinzip Reflexion und Brechung;
Abbildung durch Linsen 18
5 Licht als elektromagnetische Lichtgeschwindigkeit und Brechungsindex/
Welle Die Methode der kleinsten Fehlerquadrate 25
Geometrische Optik
Geradlinige Lichtausbreitung
6 Licht und Schatten Sonnen- und Mondfinsternisse 34
7 Messung der Lichtgeschwin- Die Drehspiegelmethode nach
digkeit I Foucault: Theorie 40
8 Messung der Lichtgeschwin- Die Drehspiegelmethode nach Foucault:
digkeit II Auswertung eines Versuchs 43
Reflexion
9 Totalreflexion Hochwasser in Köln oder
Mondschein am Rhein? 48
10 Reflexion an einer rotierenden Theorie und Auswertung eines
Flüssigkeitsoberfläche Experiments 52
Brechung
11 Planparallele Platte Reflexion und Brechung/
Extremwertbestimmung 56
12 Prisma I Konstruktionen und Berechnungen
von Strahlablenkungen 60
13 Prisma II Ablenkung eines Wasserstoffspektrums 65

VI
Inhaltsverzeichnis
14 Der Regenbogen Konstruktionen und Berechnungen
zum Strahlenverlauf 71
Brechung und Totalreflexion; Einsatz eines Tabellenkalkulationsprogramms
15 Das Brechungsgesetz Einführung in den Umgang mit einem
Tabellenkalkulationsprogramm 78
16 Strahlengang durch eine plan- Berechnungen mit Hilfe eines
parallele Platte Tabellenkalkulationsprogramms 84
17 Ablenkung durch ein Prisma Berechnungen mit Hilfe eines
Tabellenkalkulationsprogramms 92
18 Totalreflexion und Glasfaser- Berechnungen und Simulationen mit Hilfe
Übertragung eines Tabellenkalkulationsprogramms 98
Abbildungen durch Linsen
19 Dicke Linsen Konstruktions- und Berechnungsverfahren
108
20 Linsenkombinationen Zeichnerische und rechnerische
Lösungswege 112
21 Der Sehvorgang ohne und Sehfehler und Sehhilfen
mit Brille 119
22 Sammellinsen unter Wasser Experimentelle Brennweitenbestimmung
und Sehen unter Wasser 125
Weitere Anwendungen geometrischer Optik
23 Das Mikroskop Gesamtvergrößerung des Mikroskops 131
24 Das Astronomische Fernrohr Vergrößerung des Astronomischen
Fernrohrs 137
25 Das Galilei’sche Fernrohr Lichtwege und Vergrößerung 143
Fotometrie / Radiometrie
26 Die Strahlung eines Wie ändert sich das Spektrum eines
Schwarzen Körpers glühenden Körpers mit der Temperatur? 151
27 Fotometrie Zum Umgang mit Größen und Einheiten 154
28 Fotometrische Messmethoden Geschichtliche Entwicklung 159
29 Fotometrie und Ergonomie Probleme der Raum- und Arbeitsplatzbeleuchtung
165
30 Radiometrische Größen bei Die scheinbare Helligkeit der Sterne
Lichtquellen 172
31 Strahlungsdruck und Warum es nicht der Lichdruck ist, der
Radiometereffekt die Lichtmühle dreht 177

Inhaltsverzeichnis
VII
Wellenoptik
Vorversuche zur Interferenz im anschaulichen Bereich
32 Analoge Interferenzversuche Analyse des Interferenzfeldes
mit Wasser- und Schallwellen 182
33 Analoge Beugungsversuche Analyse des Interferenzfeldes beim
mit Ultraschall- und Mikro- Doppelspalt und Einzelspalt
wellen 187
34 Die Kohärenzbedingung Herleitung und Überprüfung 197
Zweistrahlinterferenz
35 Interferenzen am Biprisma Auswertung von Fotografien zur
Wellenlängenmessung 203
36 Interferenzen am Fresnel- Auswertung von Fotografien zur
spiegel Wellenlängenmessung 207
37 Newton’sche Ringe Wie kommen die farbigen Erscheinungen
bei glasgerahmten Dias zustande? 212
Interferometer
38 Die Lummerplatte Fraunhofer – Interferenzen gleicher
Neigung 216
39 Die optische Wirkungsweise Ein komplexer Lichtschalter
des Michelson-Interferometers 221
40 Michelson-Interferometer I Die Dicke einer Seifenlamelle 227
41 Michelson-Interferometer II Die Messung kleiner Längen,
Brechungsindex von Luft 230
42 Das Interferometer von Jamin Brechungszahlen von Gasen 235
Vielstrahlinterferenz
43 Interferenzen an einer plan- Wellenlängenbestimmung von
parallelen Platte Laserlicht 241
44 Grundlagen des Fabry- Ein hoch auflösendes Spektrometer
Perot-Interferometers 247
45 Versuche mit einem Glimmer Die Dicke einer Glimmerplatte
Fabry-Perot-Interferometer 254
Beugung und Interferenz
... am Spalt
46 Beugung von monochro- Die Wellenlänge von Laserlicht
matischem Licht am Spalt 259

VIII
Inhaltsverzeichnis
47 Intensitätsverteilung am Berechnung der Intensitäten mit
Spalt Zeigerdiagrammen 261
48 Beugung und Interferenz Auswertung einer gemessenen Intenam
Einzelspalt sitätsverteilung 266
49 Beugung von monochroma- Foto-Auswertung mit Hilfe der
tischem Licht am Doppelspalt Interferenzhyperbeln 272
... am Gitter
50 Beugungserscheinungen an Auswertung von Fotografien einiger
Strichgittern mit unterschied- Spektren
lichen Gitterkonstanten 280
51 Kontinuierliches Beugungs- Auswertung von Spektren 1. Ordnung
spektrum am Rowland-Gitter 286
52 Wellenlängenmessung mit Wie lässt sich ein Gitterspektrum auch
Strichgittern bei subjektiver ohne Optik beobachten?
Beobachtung 291
53 Beugung von Licht an Ultra- Das unsichtbare Gitter
schallwellen 295
54 Vermessung einer CD Wie weit liegen die Rillen auf einer CD
auseinander? 297
55 Beugung und Interferenz am Wie genau ist die Längeneinteilung einer
Reflexionsgitter Schieblehre? 301
56 Beugung von monochromati- Wellenlängenbestimmung in Theorie und
schem Licht an einem Punkt- Experiment
gitter 305
57 Intensitätsverteilung an Dop- Berechnung der Intensitäten mit Zeigerpelspalt
und Gitter diagrammen 310
58 Beugung und Interferenz an Auswertung einer gemessenen Intensi-
Mehrfachspalten tätsverteilung 316
... an kreisförmigen Strukturen
59 Die Fresnel-Zonen Folgerungen aus dem Huygens-Fresnel’-
schen Prinzip 321
60 Beugung an kleinen Öffnungen Erklärung mit Hilfe von Fresnel-Zonen 325
Auflösungsvermögen optischer Instrumente
61 Auflösungsvermögen des Wann kann man benachbarte Spektral-
Gitters linien noch getrennt beobachten? 330
62 Auflösungsvermögen des Sieht man bei jeder Vergrößerung auch
Mikroskops wirklich mehr? 335

Inhaltsverzeichnis
IX
Holografie
63 Holografie 1 Aufnahme von Punkthologrammen 340
64 Holografie 2 Bildrekonstruktion aus
Punkthologrammen 347
Polarisation
65 Polarisation durch Reflexion Brewster’sches Gesetz, Gesetz von
Malus 355
66 Polarisation von Sonnenlicht Simulation eines Bienenauges
durch Streuung 359
67 Faraday-Effekt Überlagerung von zirkular polarisierten
Lichtwellen 365
68 Der Pockels-Effekt und der Elektrische Felder beeinflussen die
Kerr-Effekt Lichtausbreitung 372
69 Energietransport durch Licht- Reflexion und Polarisation an Glas
wellen 379
... und außerdem
70 Optischer Doppler-Effekt Auswertung des UV-Spektrums eines
Sterns 386
71 Linienverbreiterung bei einer Warum verschwinden die Interferenz-
Hg-Lampe ringe? 392