Ausbreitung von Licht: Lichtwellen und Lichtstrahlen

Elektro-magnetische Wellen haben ihre Schwingungsebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Man nennt diese: TRANSVERSAL-WELLEN

Lichtwelle Elektrisches Feld der Lichtwelle

Optik: Polarisation

1.

2. Unpolarisiertes Licht E-Feld schwingt in eine beliebige Richtung

3. Jede beliebige Schwingungsrichtung kann stets in zwei senkrecht zueinander orientierten Schwingungsteile Ex, Ey zerlegt werden

z

Intensität der elektrischen Welle:

𝐼 = 𝐸𝑥 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜃2 + 𝐸𝑦 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜃

2

𝐼 = 𝐸2 Linear polarisiert

unpolarisiert

y

Optik: Polarisationsfilter

Gesetz von Malus

Drehung der Polarisationsebene

Geometrische Strahlen (blau) stehen

senkrecht zur Wellenfront

Huygens´sches Prinzip:

Jede Welle lässt sich in eine Summe von Elementarwellen zerlegen

Optik: Elementarwellen und Huygens´sches Prinzip

1

01c

n

c

Lichtgeschwindigkeit in Medien

Lichtgeschwindigkeit in Vakuum

co = 299.792.458 m/s

n1: Brechungsindex (materialabhängig)

Elementarwellen

Optik: Elementarwellen und Huygens´sches Prinzip

Huygens´sches Prinzip:

Jede Welle lässt sich in eine Summe von Elementarwellen zerlegen

1

01c

n

c

Lichtgeschwindigkeit in Medien

Lichtgeschwindigkeit in Vakuum

co = 299.792.458 m/s

Optik: Lichtstrahlen in Medien: Reflexion und Brechung

Licht wird beim Übergang in ein optisch dichteres Medium gebrochen

𝑛1 ∙ sin 𝛼1 = 𝑛2 ∙ sin(𝛼2)

und relfektiert. Es gilt: Einfallswinkel = Ausfallswinkel

𝛼𝑒𝑖𝑛 = 𝛼𝑎𝑢𝑠

Snellius-Brechungsgesetz

Reflexionsgesetz

Optik: Lichtstrahlen in Medien: Snellius Brechungsgesetz

2

02

1

01

1

2

2

1

2

1

c und cgilt es denn sin

sin

sin

sin

n

c

n

c

n

n

c

c

d

tc

d

tc

Optik: Fermat´sches Prinzip

21 sinsin nn

Das Fermat´sche Prinzip (1667) Die Bahn eines Lichtstrahls zwischen zwei Punkten verläuft so, dass das Licht auf diesem Weg die kürzest mögliche Zeit benötigt (Fermat´scher Satz der schnellsten Ankunft)

Erklärung durch Huygens´sches Prinzip

Optik: Totalreflexion

Optik: Brewster-Winkel

Optik: Dispersion

Optik: Dispersion

Optik: Dispersion

Optik: Luftspiegelung