Optik, Licht und Laser:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2008
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| Ausgabe: | 3., durchges. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Studium
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XI, 568 S. Ill., graph. Darst. |
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|---|---|
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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
1.10 Strahlenoptik und Teilchenoptik 28
2 Wellenoptik 35
2.1 Elektromagnetische Strahllingsfelder 35
2.2 Wellentypen 45
2.3 Gauß-Strahlen 48
2.4 Polarisation 59
2.5 Beugung 63
3 Lichtausbreitung in Materie 85
3.1 Dielektrische Grenzflächen 85
3.2 Komplexe Brechzahl 92
3.3 Lichtwellenleiter 96
3.4 Funktionstypen von Fasern 106
3.5 Photonische Materialien 107
VIII Inhalt
3.6 Lichtpulse in dispersiven Materialien 119
3.7 Anisotrope optische Materialien 130
3.8 Optische Modulatoren 138
4 Abbildungen 151
4.1 Das menschliche Auge 152
4.2 Lupen und Okulare 153
4.3 Mikroskope 155
4.4 Teleskope 162
4.5 Linsen: Bauformen und Fehler 167
5 Kohärenz und Interferometrie 179
5.1 Youngs Doppelspalt 179
5.2 Kohärenz und Korrelation 180
5.3 Der Doppelspaltversuch 184
5.4 Michelson-Interferometer 190
5.5 Fabry-Perot-Interferometer 196
5.6 Optische Resonatoren 203
5.7 Dünne optische Schichten 209
5.8 Holographie 212
5.9 Speckelmuster 217
6 Licht und Materie 221
6.1 Klassische Strahlungswechselwirkung 222
6.2 Zwei-Niveau-Atome 233
6.3 Stimulierte und spontane Strahlungsprozesse 244
6.4 Inversion und Verstärkung 248
7 Laser 255
7.1 Die Klassiker: Helium-Neon-Laser 258
7.2 Andere Gaslaser 269
7.3 Die Arbeitspferde: Festkörper-Laser 278
7.4 Ausgewählte Festkörperlaser 282
Inhalt IX
7.5 Laser mit vibronischen Zuständen 290
7.6 Durchstimmbare Ringlaser 294
8 Laserdynamik 299
8.1 Grundzüge einer Lasertheorie 299
8.2 Laser-Ratengleichungen 306
8.3 Schwellenlose Laser und Mikrolaser 310
8.4 Laserrauschen 314
8.5 Gepulste Laser 323
9 Halbleiter-Laser 337
9.1 Halbleiter 337
9.2 Optische Eigenschaften von Halbleitern 340
9.3 Heterostruktur-Laser 350
9.4 Dynamische Eigenschaften von Halbleiter-Lasern 360
9.5 Laserdioden - Diodenlaser - Lasersysteme 367
9.6 Hochleistungs-Laserdioden 370
10 Sensoren für Licht 375
10.1 Kenngrößen optischer Detektoren 376
10.2 Schwankungen optoelektrischer Meßgrößen 381
10.3 Photonenrauschen und Nachweisgrenzen 383
10.4 Thermische Detektoren 389
10.5 Quantensensoren I: Photomultiplier 391
10.6 Quantensensoren II: Halbleitersensoren 396
10.7 Positions- und Bildsensoren 401
11 Laserspektroskopie 407
11.1 Laserinduzierte Fluoreszenz 407
11.2 Absorption und Dispersion 408
11.3 Spektrallinien: Form und Breite 410
11.4 Doppler-freie Spektroskopie 417
11.5 Transiente Phänomene 424
X Inhalt
11.6 Lichtkräfte 430
12 Grundzüge der Quantenoptik 445
12.1 Hat das Licht Quantencharakter? 445
12.2 Quantisierung des elektromagnetischen Feldes 447
12.3 Spontane Emission 450
12.4 Schwache Kopplung und starke Kopplung 457
12.5 Resonanzfluoreszenz 461
12.6 Lichtfelder in der Quantenoptik 469
12.7 Zwei-Photonen-Optik 479
12.8 Verschränkte Photonen 484
13 Nichtlineare Optik I: Optische Mischprozesse 493
13.1 Anharmonische geladene Oszillatoren 493
13.2 Nichtlineare Suszeptibilität 2. Ordnung 495
13.3 Wellenausbreitung in nichtlinearen Medien 501
13.4 Frequenzverdopplung 504
13.5 Summen- und Differenzfrequenz 517
14 Nichtlineare Optik II: Vierwellenmischung 525
14.1 Frequenzverdreifachung in Gasen 526
14.2 Nichtlineare Brechzahl - der optische Kerr-Effekt 527
14.3 Selbstphasenmodulation 536
A Mathematik für die Optik 539
A.l Spektralzerlegimg schwankender Meßgrößen 539
A.2 Poyiiting-Theorem 545
B Ergänzungen zur Quantenmechanik 546
B.l Zeitliche Entwicklung eines Zweizustandssystems 546
B.2 Dichtematrix-Formalismus 547
B.3 Zustandsdichten 548
Literaturverzeichnis 551
Inhalt XI
Sachverzeichnis 561 |
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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
1.10 Strahlenoptik und Teilchenoptik 28
2 Wellenoptik 35
2.1 Elektromagnetische Strahllingsfelder 35
2.2 Wellentypen 45
2.3 Gauß-Strahlen 48
2.4 Polarisation 59
2.5 Beugung 63
3 Lichtausbreitung in Materie 85
3.1 Dielektrische Grenzflächen 85
3.2 Komplexe Brechzahl 92
3.3 Lichtwellenleiter 96
3.4 Funktionstypen von Fasern 106
3.5 Photonische Materialien 107
VIII Inhalt
3.6 Lichtpulse in dispersiven Materialien 119
3.7 Anisotrope optische Materialien 130
3.8 Optische Modulatoren 138
4 Abbildungen 151
4.1 Das menschliche Auge 152
4.2 Lupen und Okulare 153
4.3 Mikroskope 155
4.4 Teleskope 162
4.5 Linsen: Bauformen und Fehler 167
5 Kohärenz und Interferometrie 179
5.1 Youngs Doppelspalt 179
5.2 Kohärenz und Korrelation 180
5.3 Der Doppelspaltversuch 184
5.4 Michelson-Interferometer 190
5.5 Fabry-Perot-Interferometer 196
5.6 Optische Resonatoren 203
5.7 Dünne optische Schichten 209
5.8 Holographie 212
5.9 Speckelmuster 217
6 Licht und Materie 221
6.1 Klassische Strahlungswechselwirkung 222
6.2 Zwei-Niveau-Atome 233
6.3 Stimulierte und spontane Strahlungsprozesse 244
6.4 Inversion und Verstärkung 248
7 Laser 255
7.1 Die Klassiker: Helium-Neon-Laser 258
7.2 Andere Gaslaser 269
7.3 Die Arbeitspferde: Festkörper-Laser 278
7.4 Ausgewählte Festkörperlaser 282
Inhalt IX
7.5 Laser mit vibronischen Zuständen 290
7.6 Durchstimmbare Ringlaser 294
8 Laserdynamik 299
8.1 Grundzüge einer Lasertheorie 299
8.2 Laser-Ratengleichungen 306
8.3 Schwellenlose Laser und Mikrolaser 310
8.4 Laserrauschen 314
8.5 Gepulste Laser 323
9 Halbleiter-Laser 337
9.1 Halbleiter 337
9.2 Optische Eigenschaften von Halbleitern 340
9.3 Heterostruktur-Laser 350
9.4 Dynamische Eigenschaften von Halbleiter-Lasern 360
9.5 Laserdioden - Diodenlaser - Lasersysteme 367
9.6 Hochleistungs-Laserdioden 370
10 Sensoren für Licht 375
10.1 Kenngrößen optischer Detektoren 376
10.2 Schwankungen optoelektrischer Meßgrößen 381
10.3 Photonenrauschen und Nachweisgrenzen 383
10.4 Thermische Detektoren 389
10.5 Quantensensoren I: Photomultiplier 391
10.6 Quantensensoren II: Halbleitersensoren 396
10.7 Positions- und Bildsensoren 401
11 Laserspektroskopie 407
11.1 Laserinduzierte Fluoreszenz 407
11.2 Absorption und Dispersion 408
11.3 Spektrallinien: Form und Breite 410
11.4 Doppler-freie Spektroskopie 417
11.5 Transiente Phänomene 424
X Inhalt
11.6 Lichtkräfte 430
12 Grundzüge der Quantenoptik 445
12.1 Hat das Licht Quantencharakter? 445
12.2 Quantisierung des elektromagnetischen Feldes 447
12.3 Spontane Emission 450
12.4 Schwache Kopplung und starke Kopplung 457
12.5 Resonanzfluoreszenz 461
12.6 Lichtfelder in der Quantenoptik 469
12.7 Zwei-Photonen-Optik 479
12.8 Verschränkte Photonen 484
13 Nichtlineare Optik I: Optische Mischprozesse 493
13.1 Anharmonische geladene Oszillatoren 493
13.2 Nichtlineare Suszeptibilität 2. Ordnung 495
13.3 Wellenausbreitung in nichtlinearen Medien 501
13.4 Frequenzverdopplung 504
13.5 Summen- und Differenzfrequenz 517
14 Nichtlineare Optik II: Vierwellenmischung 525
14.1 Frequenzverdreifachung in Gasen 526
14.2 Nichtlineare Brechzahl - der optische Kerr-Effekt 527
14.3 Selbstphasenmodulation 536
A Mathematik für die Optik 539
A.l Spektralzerlegimg schwankender Meßgrößen 539
A.2 Poyiiting-Theorem 545
B Ergänzungen zur Quantenmechanik 546
B.l Zeitliche Entwicklung eines Zweizustandssystems 546
B.2 Dichtematrix-Formalismus 547
B.3 Zustandsdichten 548
Literaturverzeichnis 551
Inhalt XI
Sachverzeichnis 561 |
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