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Optik und Lasertechnik

Ephraim Chambers veröffentlichte 1728 in London die Cyclopedia: or, An universal dictionary of arts and sciences (London, 1. Ausgabe 1728) in zwei Bänden, die als die erste englischsprachige Enzyklopädie gilt. Die Cyclopaedia ist außerdem die erste Enzyklopädie, die mit Querverweisen arbeitete. Die Cyclopaedia basiert auf John Harris' Lexicon technicum von 1704.

 

 


TableOfOptics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Optik ist ein Zweig der Physik, der das Verhalten und die Eigenschaften von Licht und seine Wechselwirkung mit Materie beschreibt. Optik erklärt optische hänomene und wird durch diese erklärt.

Optik beschreibt üblicherweise das Verhalten von Licht im sichtbaren, infraroten und ultravioletten Bereich des Spektrums. Da Licht jedoch eine elektromagnetische Welle ist, tauchen analoge Phänomene auch in anderen Wellenlängenbereichen auf (z. B. bei Röntgenstrahlung und Mikrowellen). Optik kann deswegen als Teilbereich des Elektromagnetismus angesehen werden. Einige optische Phänomene basieren auf der Quantennatur des Lichts, weshalb Optik auch sehr viel mit Quantenmechanik zu tun hat. In den meisten Fällen können jedoch optische Phänomene durch die Maxwell´schen Gleichungen beschrieben werden.

 


Dichroics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Wegen des großen Anwendungsbereichs von “Licht” im täglichen Leben hat sich die Optik in der Zwischenzeit als Querschnittstechnologie etabliert. Optik ist deswegen Bestandteil vieler anderer Disziplinen wie z. B. Elektrotechnik, Physik, Psychologie, Medizin und anderen. Hinzu kommt, dass eine vollständige Beschreibung des Verhaltens von Licht aus physikalischer Sicht für viele Gebiete unnötig kompliziert ist. Aus diesem Grund werden vereinfachte Theorien benutzt, die jeweils einen Teilbereich der optischen Phänomene korrekt beschreiben, andere hingegen ignorieren.

Bevor Max Planck die Quantennatur des Lichts postulierte, bestand die klassische Optik aus den beiden Teilgebieten geometrische Optik und physikalische Optik. Geometrische oder Strahlenoptik beschreibt die Ausbreitung des Lichts durch “Strahlen”. Lichtstrahlen werden an der Grenzfläche unterschiedlicher Medien gebrochen. Geometrische Optik liefert Regeln für die Ausbreitung dieser Lichtstrahlen in optischen Systemen. Geometrische Optik versagt, wenn es darum geht, Effekte wie Streuung oder Polarisation zu beschreiben.

Physikalische Optik beschreibt die Ausbreitung komplexer Wellenfronten in optischen Systemen sowohl hinsichtlich Amplitude als auch Phase der Welle. Mit diesem Modell können Streuung, Interferenz, Polarisation, Aberration und andere Effekt exakt beschrieben werden.

Begriffe, die mit klassischer Optik zu tun haben:

  • Aberration
  • Beugung
  • Brechung
  • Design optischer Komponenten
  • Dispersion
  • Fermat´s Prinzip
  • Fourieroptik
  • Gitter
  • Gradientenindexoptik
  • Herstellung und Test optischer Komponenten
  • Kohärenz
  • Linsen
  • Optische Auflösung
  • Optische Instrumente
  • Polarisation
  • Prismen
  • Reflexion
  • Spiegel
  • Strahlenoptik
  • Streuung
  • Verzeichnung

Moderne Optik begleitet die optischen Technologien, die im 20. Jahrhundert bekannt wurden. Damit verbundene Begriffe sind z. B.:

  • Beugungsoptik
  • Dünnschichtoptik
  • Holografie
  • Integrierte Optik
  • Kristalloptik
  • Laser
  • Mikrooptik
  • Nichtlineare Optik
  • Optische Modellierung und Simulation
  • Optische Mustererkennung
  • Optischer Prozessor
  • Photometrie
  • Quantenoptik
  • Radiometrie
  • Statistische Optik
  • Röntgenoptik
  • Wellenleiteroptik
  • Zirkularer Dichroismus

 

CoherentCO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild: Coherent

Weitere optische Fachgebiete sind z. B.:

  • Bildverarbeitung
  • Fotografie
  • Informationstheorie
  • Laserdetektoren
  • Lasermaterialbearbeitung
  • Laserschutz
  • Laserspektroskopie
  • Materialwissenschaften
  • Mustererkennung
  • Optische Computer
  • Optische Datenspeicherung
  • Optische Anzeigen
  • Optische Rückkopplung

Die Bandbreite moderner optischer Anwendungen reicht von Lasernivelliergeräten, die für ca. 25 Euro im Handel erhältlich sind, bis zu optischen Großteleskopen, mit deren Hilfe Planeten gefunden werden können, die fremde Sterne umkreisen. Optik hat Zukunft, selbst in der Kryptografie!