Kohärente Optik: Grundlagen für Physiker und Ingenieure ; mit 50 Aufgaben und vollständigen Lösungen
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KOHAERENT
E OPTI
K
GRUNDLAGE
N FUE
R PHYSIKE
R
UN
D INGENIEUR
E
MIT 183 ABBILDUNGEN
, 1 HOLOGRAMM
,
73 AUFGABEN UN
D VOLLSTAENDIGE
N LOESUNGEN
SPRINGER-VERLAG
BERLI
N HEIDELBER
G NEW YORK
LONDON PARI
S TOKYO
HON
G KONG BARCELON
A
BUDAPES
T
INHALTSVERZEICHNI
S
1 DIE ENTWICKLUN
G DE
R OPTI
K 1
1.1 VERGANGENHEI
T 1
1.2 GEGENWAR
T 5
1.3 ZUKUNFT 7
2 DIE HAUPTGEBIET
E DE
R OPTI
K 9
2.
1 GEOMETRISCH
E OPTI
K 9
2.2 WELLENOPTI
K 10
2.3 QUANTENOPTI
K 11
2.4 STATISTISCH
E OPTI
K 12
3 GRUNDLAGE
N DE
R WELLENOPTIK 15
3.1 DIE MAXWELLSCHE
N GLEICHUNGE
N 15
3.2 DIE WELLENGLEICHUNG 17
3.3 WELLEN 18
3.3.1 EINDIMENSIONAL
E WELLEN 19
3.3.2 EBEN
E WELLEN 2
1
3.3.3 KUGELWELLEN 22
3.3.4 BESSELWELLE
N 24
3.4 DE
R BEGRIFF DE
R INTENSITAE
T EINE
R LICHTWELLE 26
4 KOHAEREN
Z 3
1
4.
1 ZEITLICHE KOHAEREN
Z 3
1
4.2 RAEUMLICH
E KOHAEREN
Z 40
4.3 RAUMZEITLICH
E KOHAEREN
Z 4
6
4.4 ZUR KOMPLEXE
N DARSTELLUN
G DE
S LICHTWELLENFELDES 49
4.5 STELLARINTERFEROMETRI
E 50
4.6 FOURIER-SPEKTROSKOPI
E 52
4.7 INTENSITAETSKORRELATIO
N 54
5 VIELSTRAHLINTERFEREN
Z 59
5.1 DA
S FABRY-PEROT-INTERFEROMETE
R 59
5.2 MODENSPEKTRU
M EINE
S LASER
S 6
6
5.2.1 INTERFERENZSPEKTROSKOPI
E 67
5.2.2 DIFFERENZFREQUENZANALYSE 70
5.3 RUECKGEKOPPELT
E INTERFEROMETE
R 72
VII
I INHALTSVERZEICHNI
S
6 GRANULATIO
N 7
5
6.
1 INTENSITAETSSTATISTI
K MONOFREQUENTE
R SPECKELFELDE
R 7
6
6.
2 SPECKELKORNGROESSE
N 7
8
6.
3 GRANULATIONSPHOTOGRAPHI
E 8
3
6.3.
1 DOPPELBELICHTUNGSVERFAHRE
N 8
4
6.3.
2 ZEITMITTELUNGSVERFAHRE
N 8
7
6.3.
3 STROEMUNGSMESSTECHNI
K 8
9
6.
4 STELLAR
E SPECKEL-INTERFEROMETRI
E 9
4
7 HOLOGRAPHI
E 10
1
7.
1 DA
S PRINZI
P DE
R HOLOGRAPHI
E 10
1
7.1.
1 DE
R AUFNAHMEVORGAN
G 10
2
7.1.
2 DI
E BILDREKONSTRUKTIO
N 10
4
7.1.
3 DI
E LAG
E DE
R BILDE
R 10
6
7.1.
4 PHASENKONJUGATIO
N 10
8
7.2 DI
E ABBILDUNGSGLEICHUNGE
N DE
R HOLOGRAPHI
E 11
0
7.
3 HOLOGRAPHISCH
E AUFBAUTE
N 11
4
7.3.
1 SICHTLINIENHOLOGRAMM
E 11
4
7.3.
2 AUFLICHTHOLOGRAMM
E 11
5
7.3.
3 DURCHLICHTHOLOGRAMM
E 11
6
7.3.
4 WEISSLICHTHOLOGRAMM
E 11
8
7.3.
5 REGENBOGENHOLOGRAMM
E 12
0
7.3.
6 HOLOGRAPHISCH
E KINEMATOGRAPHI
E 12
2
7.
4 DIGITAL
E HOLOGRAPHI
E 12
3
7.4.
1 DIREKT
E SIMULATIO
N 12
3
7.4.
2 SIMULATIO
N MI
T RECHTECK-LICHTWELLE
N 12
9
8 HOLOGRAPHISCH
E INTERFEROMETRI
E 13
5
8.
1 DI
E HOLOGRAPHISCH-INTERFEROMETRISCHE
N VERFAHRE
N 13
6
8.1.
1 ECHTZEITVERFAHRE
N 13
6
8.1.
2 DOPPELBELICHTUNGSVERFAHRE
N 13
7
8.1.
3 ZEITMITTELUNGSVERFAHRE
N 13
7
8.
2 THEORETISCH
E BESCHREIBUN
G 13
8
8.2.
1 ECHTZEIT-UN
D DOPPELBELICHTUNGSVERFAHRE
N 13
8
8.2.
2 ZEITMITTELUNGSVERFAHRE
N 14
0
8.2.
3 DA
S ZEITMITTELUNGSVERFAHRE
N I
N ECHTZEI
T 14
1
9 FOURIEROPTI
K 14
5
9.
1 SKALAR
E BEUGUNGSTHEORI
E 14
5
9.1.
1 FRESNELSCH
E NAEHERUN
G 14
6
9.1.
2 FRAUNHOFERSCH
E NAEHERUN
G 14
8
9.
2 FOURIERTRANSFORMATIO
N DURC
H EIN
E LINS
E 15
0
9.
3 OPTISCH
E FOURIERSPEKTRE
N 15
2
9.3.
1 PUNKTLICHTQUELL
E 15
2
9.3.
2 EBEN
E WELL
E 15
3
9.3.
3 UNENDLIC
H LANGE
R SPAL
T 15
4
INHALTSVERZEICHNI
S IX
9.3.
4 ZWE
I PUNKTLICHTQUELLE
N 15
6
9.3.
5 KOSINUS-GITTE
R 15
7
9.3.
6 LOCHBLEND
E 15
8
9.3.
7 ZUSAMMENGESETZT
E BEUGEND
E STRUKTURE
N 16
0
9.
4 KOHAERENT
E OPTISCH
E FILTERUN
G 16
3
9.4.
1 TIEFPA
SS - RAUMFREQUENZFILTE
R 16
4
9.4.
2 HOCHPA
SS - DUNKELFELDVERFAHRE
N 16
5
9.4.
3 PHASENFILTE
R - PHASENKONTRASTVERFAHRE
N 16
7
9.4.
4 HALBEBENENFILTE
R - SCHLIERENVERFAHRE
N 16
8
9.4.
5 ENTRASTERUN
G 16
8
9.4.
6 EXPERIMENTELLE
R AUFBA
U ZU
R FILTERUN
G 17
0
9.4.
7 HOLOGRAPHISCH
E FILTE
R 17
1
9.4.
8 MUSTERERKENNUN
G 17
3
1
0 DI
E NICHTLINEAR
E DYNAMI
K DE
S LASER
S 17
9
10.
1 DE
R LASE
R - AUFBA
U UN
D PRINZI
P 17
9
10.
2 DI
E LASERRATENGLEICHUNGE
N 18
1
10.
3 STATIONAERE
R BETRIE
B 18
5
10.
4 STABILITAETSANALYS
E 18
7
10.
5 CHAOTISCH
E DYNAMI
K 19
2
1
1 NICHTLINEAR
E OPTI
K 19
9
11.
1 ZWEI-PHOTONEN-ABSORPTIO
N UND-IONISATIO
N 20
0
11.
2 DREI-WELLEN-WECHSELWIRKUN
G 20
1
11.2.
1 FREQUENZVERDOPPLUN
G 20
2
11.2.
2 SUMMENFREQUENZBILDUN
G 20
2
11.2.
3 DIFFERENZFREQUENZBILDUN
G 20
3
11.2.
4 OPTISCHE
R PARAMETRISCHE
R VERSTAERKE
R 20
4
11.
3 VIER-WELLEN-WECHSELWIRKUN
G 20
4
11.
4 MEHRPHOTONENPROZESS
E 20
5
11.4.
1 FREQUENZVERVIELFACHUN
G 20
5
11.4.
2 MEHRPHOTONENABSORPTIO
N UND-IONISATIO
N 20
6
11.
5 WEITER
E NICHTLINEAR
E OPTISCH
E PHAENOMEN
E 20
6
11.
6 NICHTLINEAR
E POTENTIAL
E 20
8
11.
7 KLASSISCH
E BESCHREIBUN
G DE
R WECHSELWIRKUN
G
VO
N LICHTWELLE
N 21
0
11.7.
1 DREI-WELLEN-WECHSELWIRKUN
G 21
2
11.7.
2 SKALAR
E DREI-WELLEN-WECHSELWIRKUN
G 21
8
11.7.
3 FREQUENZVERDOPPLUN
G 21
9
11.7.
4 DE
R OPTISCH
E PARAMETRISCH
E VERSTAERKE
R
UN
D OSZILLATO
R 22
2
11.7.
5 DI
E DREI-WELLEN-WECHSELWIRKUN
G I
M PHOTONENBIL
D . 22
4
X INHALTSVERZEICHNIS
12 OPTISCH
E NACHRICHTENTECHNI
K UN
D DATENVERARBEITUN
G 22
9
12.1 GLASFASER
N 23
0
12.1.1 AUFBAU EINE
R GLASFASE
R 23
0
12.1.2 LICHTLEITUN
G IN GLASFASER
N 23
1
12.1.3 DAEMPFUN
G EINE
R GLASFASE
R 23
3
12.2 FASERSENSORE
N 23
5
12.3 OPTISCH
E SOLITONEN 236
12.3.1 DISPERSIO
N 237
12.3.2 NICHTLINEARITAE
T 24
1
12.4 FASEROPTISCH
E SIGNALVERARBEITUN
G 24
5
A ANHAN
G 249
A.
L FOURIERTRANSFORMATIO
N 249
A.1.1 DIE EINDIMENSIONAL
E FOURIERTRANSFORMATIO
N 249
A.1.2 DIE ZWEIDIMENSIONAL
E FOURIERTRANSFORMATIO
N 250
A.1.3 FALTUN
G UN
D AUTOKORRELATIO
N 25
1
A.1.4 EIGENSCHAFTE
N DE
R FOURIERTRANSFORMATIO
N 252
A. 1.5 SPEZIELLE FUNKTIONE
N
UN
D IHR
E FOURIERTRANSFORMIERTE
N 25
4
A.2 LOESUNGE
N DE
R UEBUNGSAUFGABE
N 257
NAMEN
- UN
D SACHVERZEICHNI
S 28
3
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