Geometresch Optik
D'geometresch Optik oder Stralenoptik benotzt de Stralemodell vum Liicht[1] a behandelt domat op einfach, reng geometresch Aart a Weis de Wee vum Liicht op Linnen.[2]
.svg)
Op e mat enger Linn begrenzte Liichtstral kënnt keng physikalesch Realitéit zou[2] an et kann een deen also och net experimentell realiséieren.[1] Trotzdeem léisst sech mat Hëllef vun der Stralenoptik d'Funktioun vum optesche Bild, dat d'Haaptaufgab vun der technescher Optik ass,[3] dacks zimmlech genee beschreiwwen.[4]
Wann een déi geometresch Optik op déi Strale beschränkt, déi d'optesch Achs ganz flaach schneiden, da läit déi sougenannt paraxial Optik vir. Dofir loosse sech zoue mathematesch Ausdréck fir Billerequatioune fannen. Déi Method gëtt awer haaptsächlech nëmmen da benotzt, wann ee sech e séiere grondsätzlechen Iwwerbléck verschafe wëll, ier een ëmfangräich Ermëttlunge mécht.[5]
D'geometresch Optik léisst sech mathematesch als Grenzfall vun der Wellenoptik fir ganz kleng Wellelängte vum Liicht opfaassen. Si verseet awer och an deem Fall, wann d'Verhältnesser fir Strale mat héijer Energiedicht oder no un der Schietgrenz (kee Liicht) ënnersicht solle ginn.[1]
Axiome vun der geometrescher Optik
ännerenAls allgemeng Grondlag vun der Stralenoptik léisst sech d'Prinzip vum Fermat ugesinn.[6] Et féiert op déi béid éischt vun de follgenden Axiomen.[6]
- 1. Axiom: Bei homogeenem Material sinn d'Liichtstrale riicht.
- 2. Axiom: Op der Grenz tëscht zwéin homogeenen isotrope Materialie gëtt d'Liicht am Allgemengen nom Reflexiounsgesetz reflektéiert an nom Briechungsgesetz gebrach.
- 3. Axiom: De Stralegank ass konvertibel, d'Liichtrichtung op engem Liichtstral ass irrelevant.
- 4. Axiom: D'Liichtstralen duerchkräize sech, ouni sech géigesäiteg ze beaflossen.
De Gebrauch
ännerenHaaptuwendungsgebitt vun der Stralenoptik ass d'Behandlung vum Bild duerch optesch Elementer, Instrumenter a Systemer, wéi Lënsen, Brëller, Objektiver, Teleskoper a Mikroskoper.
Och d'Raytracing-Method an der 3D-Computergraphik berout op de Gesetzer vun der geometrescher Optik.
D'Loftspigelungen duerch eng waarm Loftschicht an aner Naturphenomeener kënnen och duerch de Gebrauch vun dësem Prinzip erkläert ginn.
D'Grenzen
ännerenEffeter, déi vun der geometrescher Optik net beschriwwe kënne ginn, sinn ënner anerem:
- d'Diffraktioun, déi d'Opléisungsverméige vun opteschen Instrumenter begrenzt. Si kann nëmmen am Kader vun der Welleléier oder der Quantemechanik verstane ginn.
- d'Interferenz, déi och duerch d'Wellenléier oder Quantemechanik verständlech ass, an déi z. B. fir d'Wierkungsweis vun der Antireflexbeschichtung vun essentieller Bedeitung ass.
- d'Polarisatioun, déi quantemechanesch mat dem Spin vun de Photonen ze dinn huet, awer och mat der Wellenléier z'erklären ass. Si ass am Zesummenhank mat der Duebelbriechung vu Bedeitung, an och fir déi deelweis Reflexioun op briechende Flächen, wou si d'Quantitéit vum reflektéierte Liicht beaflosst, kuckt: Formele vum Fresnel.
- d'Absorptioun an d'Streeung vum Liicht.
Verschidde Methode vun der geometrescher Optik, besonnesch d'Matrizenoptik, iwwerdroe sech op d'Konzept vun de Gaußstralen, déi d'Effeter vun der Wellenoptik deelweis mat abezéien.
Um Spaweck
änneren- Einführung in die Strahlenoptik Ausféierlech Säit iwwer d'Stralenoptik mat ville Beispiller, Biller an Experimenter
Referenzen
änneren- ↑ 1,0 1,1 1,2 Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 35.
- ↑ 2,0 2,1 Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 11.
- ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 157.
- ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 180.
- ↑ Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 184.
- ↑ 6,0 6,1 Heinz Haferkorn: Optik. Physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3.Oplo. Barth, Leipzig u. a. 1994, ISBN 3-335-00363-2, S. 37.