Optik, Licht und Laser:
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| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Teubner
2005
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| Edition: | 2., überarb. und erw. Aufl. |
| Series: | Teubner-Studienbücher Physik
Lehrbuch Physik |
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| ISBN: | 3519132486 |
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| adam_text | Inhalt
1 Lichtstrahlen 1
1.1 Lichtstrahlen in menschlicher Erfahrung............ 1
1.2 Strahlenoptik........................... 2
1.3 Reflexion............................. 2
1.4 Brechung............................. 3
1.5 Fermatsches Prinzip....................... 5
1.6 Prismen.............................. 9
1.7 Lichtstrahlen in Glasfasern ................... 12
1.8 Linsen und Hohlspiegel...................... 17
1.9 Matrizenoptik........................... 20
1-Ю Strahlenoptik und Teilchenoptik................. 28
2 Wellenoptik 35
2.1 Elektromagnetische Strahlungsfelder.............. 35
2.2 Wellentypen............................ 44
2.3 Gauß-Strahlen .......................... 48
2.4 Polarisation............................ 59
2.5 Beugung.............................. 62
3 Lichtausbreitung in Materie 83
3.1 Dielektrische Grenzflächen.................... 83
3.2 Komplexe Brechzahl....................... 90
3.3 Lichtwellenleiter ......................... 94
3.4 Funktionstypen von Fasern ................... 104
3.5 Photonische Materialien..................... 105
VIII Inhalt
3.6 Lichtpulse in dispersiven Materialien.............. 117
3.7 Anisotrope optische Materialien................. 128
3.8 Optische Modulatoren...................... 136
4 Abbildungen 149
4.1 Das menschliche Auge...................... 150
4.2 Lupen und Okulare........................ 151
4.3 Mikroskope............................ 153
4.4 Teleskope............................. 160
4.5 Linsen: Bauformen und Fehler.................. 165
5 Kohärenz und
Interferometrie
177
5.1
Youngs
Doppelspalt ....................... 177
5.2 Kohärenz und Korrelation.................... 178
5.3 Der Doppelspaltversuch..................... 182
5.4 Michelson-Interferometer:
Longitudinale
Kohärenz ...... 188
5.5 Fabry-Perot-Interferometer ................... 194
5.6 Optische Resonatoren ...................... 201
5.7 Dünne optische Schichten.................... 207
5.8 Holographie............................ 210
5.9 Speckelmuster........................... 215
6 Licht und Materie 219
6.1 Klassische Strahlungswechselwirkung.............. 220
6.2 Zwei-Niveau-Atome........................ 231
6.3 Stimulierte und spontane Strahlungsprozesse.......... 242
6.4 Inversion und Verstärkung.................... 246
7 Laser 253
7.1 Die Klassiker: Helium-Neon-Laser................ 256
7.2 Modenselektion im HeNe-Laser................. 259
7.3 Spektrale Eigenschaften des HeNe-Lasers............ 264
7.4 Anwendungen des HeNe-Lasers................. 267
Inhalt
IX
7.5 Andere Gaslaser ......................... 267
7.6 Molekülgas-Laser......................... 271
7.7 Die Arbeitspferde: Festkörper-Laser............... 276
7.8 Ausgewählte Festkörperlaser................... 280
7.9 Durchstimmbare Laser mit vibronischen Zuständen...... 288
8 Laserdynamik 297
8.1 Grundzüge einer Lasertheorie.................. 297
8.2 Laser-Ratengleichungen..................... 304
8.3 Schwellenlose Laser und
Mikrolaser
............... 308
8.4 Laserrauschen........................... 312
8.5 Gepulste Laser.......................... 321
9 Halbleiter-Laser 335
9.1 Halbleiter............................. 335
9.2 Optische Eigenschaften von Halbleitern............. 338
9.3 Heterostruktur-Laser....................... 348
9.4 Dynamische Eigenschaften von Halbleiterlasern........ 358
9.5 Laserdioden - Diodenlaser - Lasersysteme........... 365
9.6 Hochleistuzigs-Laserdioden.................... 368
10 Sensoren für Licht 373
10.1 Kenngrößen optischer Detektoren................ 374
10.2 Schwankungen optoelektrischer Meßgrößen........... 379
10.3 Photonenrauschen und Nachweisgrenzen............ 381
10.4 Thermische Detektoren ..................... 387
10.5 Quantensensoren
I:
Photomultiplier............... 389
10.6 Quantensensoren
II:
Halbleitersensoren............. 394
10.7
Positions-
und Bildsensoren................... 399
11 Laserspektroskopie 405
11.1 Laserinduzierte Fluoreszenz................... 405
11.2 Absorption und Dispersion ................... 406
X
Inhalt
11.3 Die Breite von Spektrallinien.................. 408
11.4 Doppler-freie Spektroskopie................... 415
11.5
Transiente
Phänomene...................... 421
11.6 Lichtkräfte ............................ 428
12 Grandzüge der Quantenoptik 443
12.1 Hat das Licht Quantencharakter?................ 443
12.2 Quantisierung des elektromagnetischen Feldes......... 445
12.3 Spontane Emission........................ 447
12.4 Schwache Kopplung und starke Kopplung........... 455
12.5 Resonanzfluoreszenz....................... 458
12.6 Lichtfelder in der Quantenoptik................. 467
12.7 Zwei-Photonen-Optik....................... 477
12.8 Verschränkte Photonen...................... 481
13 Nichtlineare Optik
I:
Optische Mischprozesse 491
13.1 Anharmonische geladene Oszillatoren.............. 491
13.2 Nichtlineare Suszeptibilität 2. Ordnung............. 493
13.3 Wellenausbreitung in nichtlinearen Medien........... 499
13.4 Frequenzverdopplung....................... 502
13.5 Summen- und Differenzfrequenz................. 515
14 Nichtlineare Optik
II:
VierweUenmischung 523
14.1 Frequenzverdreifachung in Gasen................ 524
14.2 Nicht lineare Brechzahl - der optische Kerr-Effekt....... 525
14.3 Selbstphasenmodulation..................... 534
A
Mathematik für die Optik 537
A.l Spektralzerlegung schwankender Meßgrößen.......... 537
A.2 Poynting-Theorem........................ 543
В
Ergänzungen zur Quantenmechanik 544
B.l Zeitliche Entwicklung eines Zweizust
andssystems
....... 544
В.
2 Dichtematrix-Formalismus.................... 545
Inhalt
XI
В.
3 Zustandsdichten ......................... 546
Literaturverzeichnis 549
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