Experimentalphysik 2
Elektrizität und Optik
- 2026
- Buch
- Verfasst von
- Wolfgang Demtröder
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
Über dieses Buch
Das vorliegende Lehrbuch zur Elektrizität und Optik richtet sich an Studierende der Physik im zweiten Semester. Die Vorlesungsinhalte werden hier anschaulich, übersichtlich und leicht verständlich in zwölf Kapiteln dargestellt: Das Buch beginnt mit der Elektrostatik und dem elektrischen Strom. Es werden statische Magnetfelder und zeitlich veränderliche Felder behandelt. Anschließend werden einige elektrotechnische Anwendungen erläutert. Nach elektromagnetischen Schwingungen und Wellen wird die Optik eingeführt. Die Grundlagen geometrischer Optik, Interferenz, Beugung und Streuung werden diskutiert. Das Buch endet mit der Beschreibung optischer Instrumente sowie neuen Techniken in der Optik. Für das Verständnis notwendige Teilaspekte der Mathematik werden im Anhang aufgeführt.
Ganz im Stil der bekannten Reihe zur Experimentalphysik von Professor Demtröder wird auch die Elektrizität und Optik möglichst quantitativ präsentiert. Wichtige Formeln und Merksätze sind hervorgehoben und der Lernstoff direkt anhand von Beispielen verständlich gemacht. Über 160 Übungsaufgaben werden ausführlich gelöst und Zusammenfassungen unterstützen Studierende beim strukturierten Lernen.
In der achten Auflage des beliebten Lehrbuches erwartet Leserinnen und Leser jetzt zusätzlich:
Wichtige und grundlegende Aufgaben werden in Videos klar und verständlich besprochen und ausführlich an der Tafel gelöst. Exklusive Video-Besuche der Graduiertenschule SAOT in Laboren der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg geben Einblick, wo die im Buch beschriebenen Grundlagen in aktueller Forschung eine Rolle spielen. Ein neues Layout präsentiert den Inhalt noch übersichtlicher.
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Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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1. Elektrostatik
Wolfgang DemtröderDas Kapitel behandelt die Grundlagen der Elektrostatik, beginnend mit dem Coulomb-Gesetz, das die Kräfte zwischen geladenen Teilchen beschreibt. Es wird die Definition des elektrischen Feldes erläutert und durch Beispiele verdeutlicht, sowie der Zusammenhang zwischen elektrischem Potential und elektrischer Spannung. Der elektrische Dipol und seine Energie im elektrischen Feld werden diskutiert und durch Beispiele erläutert. Wichtige Begriffe wie Influenz und elektrische Polarisation werden anhand mehrerer Beispiele verdeutlicht. Zum Schluss werden Anwendungen der Elektrostatik in Natur und Technik behandelt, wobei einige Naturphänomene, die auf elektrischen Ladungen beruhen, diskutiert werden, sowie die Funktion technischer Geräte und ihre Bedeutung für das tägliche Leben. Das Kapitel bietet eine umfassende Einführung in die Elektrostatik und ihre praktischen Anwendungen, die für Professionals in den Bereichen Physik und Elektrotechnik von großem Interesse sein dürfte.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie Elektrostatik behandelt Phänomene, die durch ruhende elektrische Ladungen verursacht werden. Die ersten, allerdings noch wenig quantitativen Erfahrungen mit elektrostatischen Effekten wurden schon vor mehr als 2000 Jahren in Griechenland mit Bernstein (griechisch: „elektron“) gemacht, der sich beim Reiben elektrisch auflädt. Heute gibt es neben detailliertem Grundlagenwissen eine große Zahl technischer Anwendungen der Elektrostatik, von denen eine kleine Auswahl vorgestellt wird. Trotzdem sind noch eine Reihe fundamentaler Fragen offen, von denen einige in Band 3 und 4 dieses Lehrbuchs diskutiert werden. -
2. Der elektrische Strom
Wolfgang DemtröderDieses Kapitel bietet eine umfassende Übersicht über die Messmethoden des elektrischen Stroms und die Berechnung elektrischer Netzwerke. Es beginnt mit der Definition grundlegender Begriffe wie Stromleistung und elektrischer Widerstand. Anschließend werden verschiedene elektrische Netzwerke und ihre Berechnung mit Hilfe der Kirchhoff’schen Regeln detailliert besprochen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Stromleitung in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen, wobei die verschiedenen Mechanismen des Ladungstransports von Elektronen und Ionen diskutiert werden. Abschließend werden die verschiedenen Stromquellen, ihre Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten behandelt. Der Text bietet eine fundierte Grundlage für das Verständnis elektrischer Ströme und ihrer Messung, ideal für Professionals in der Elektrotechnik und Energieversorgung.KI-Generiert
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ZusammenfassungIn diesem Kapitel werden die Grundlagen stationärer elektrischer Ströme und ihrer verschiedenen Wirkungen behandelt sowie die daraus resultierenden Verfahren zu ihrer Messung. Insbesondere werden die Mechanismen elektrischer Stromleitung in fester, gasförmiger und flüssiger Materie diskutiert und einige Möglichkeiten vorgestellt, elektrische Stromquellen zu realisieren. -
3. Statische Magnetfelder
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel werden statische Magnetfelder, die von Permanentmagneten oder elektrischen Strömen erzeugt werden, behandelt. Besonders betont wird die Wirkung dieser Felder auf bewegte elektrische Ladungen, die durch verschiedene Beispiele verdeutlicht wird. Die theoretische Zusammenfassung von magnetischen und elektrischen Feldern im Rahmen der Relativitätstheorie bietet neue Einblicke in ihre Wechselwirkungen. Die einfachsten Grundlagen der Phänomene, die bei Materie in Magnetfeldern auftreten, werden kurz diskutiert. Zum Schluss wird als wichtiges Anwendungsgebiet das Magnetfeld der Erde und Modelle zu seiner Entstehung vorgestellt. Der Text erklärt die grundlegenden Experimente mit Permanentmagneten und die Kräfte zwischen magnetischen Polen. Es wird gezeigt, dass magnetische Feldlinien geschlossene Kurven bilden und dass es keine isolierten magnetischen Pole gibt. Die Anwendung der Relativitätstheorie auf magnetische und elektrische Felder wird detailliert erläutert, wobei die Lorentzkraft und ihre Auswirkungen auf bewegte Ladungen im Magnetfeld im Mittelpunkt stehen. Praktische Anwendungen, wie die Kraft auf stromdurchflossene Leiter und die Messung der Hall-Spannung, werden ebenfalls behandelt. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion der magnetischen Eigenschaften von Materie, einschließlich Diamagnetismus, Paramagnetismus und Ferromagnetismus, und deren Auswirkungen auf die Magnetisierung und Suszeptibilität.KI-Generiert
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ZusammenfassungSchon im Altertum wurde beobachtet, dass bestimmte Mineralien, die in der Nähe der Stadt Magnesia in Kleinasien gefunden wurden, Eisen anzogen. Man nannte sie Magnete und nutzte sie in Form von Kompassnadeln zur Navigation, da man festgestellt hatte, dass solche Magnetnadeln immer nach Norden zeigten. Die Chinesen kannten Magnete bereits früher. Die genauere Erklärung der physikalischen Grundlagen dieser Permanentmagnete gelang allerdings erst im 20. Jahrhundert nach der Entwicklung der Quantentheorie und der modernen Festkörperphysik, und auch heute sind noch nicht alle Fragen der magnetischen Erscheinungen in Materie restlos geklärt. -
4. Zeitlich veränderliche Felder
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel werden zeitlich veränderliche elektrische und magnetische Felder behandelt, die eine Erweiterung der statischen Felder darstellen. Die theoretische Beschreibung dieser Felder erfolgt durch die Maxwell-Gleichungen, die an verschiedenen Beispielen verdeutlicht werden. Ein zentraler Begriff ist die Induktion, die durch Experimente mit Magnetfeldern und Leiterschleifen illustriert wird. Die Selbstinduktion und die Energie des elektromagnetischen Feldes werden ebenfalls erläutert. Praktische Anwendungen wie der Wechselspannungsgenerator und die Wirbelstrombremsung zeigen die Relevanz dieser Phänomene in der Technik. Der Text bietet eine umfassende Einführung in die Grundlagen der Elektrodynamik und deren Anwendung in der Praxis.KI-Generiert
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ZusammenfassungBisher haben wir nur zeitlich konstante elektrische und magnetische Felder behandelt. Alle Eigenschaften dieser statischen Felder, die durch ruhende Ladungen bzw. stationäre Ströme erzeugt werden, lassen sich aus wenigen Grundgleichungen herleiten (siehe Kap. 1–3). -
5. Elektrotechnische Anwendungen
Wolfgang DemtröderDieses Kapitel beleuchtet die zentrale Rolle der Elektrodynamik in der Technik, insbesondere bei elektrischen Motoren, Generatoren und Transformatoren. Es beginnt mit einer Einführung in die Grundlagen der Wechselstromkreise, einschließlich der Verwendung komplexer Zahlen zur Analyse von Schaltungen mit Ohm'schen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten. Der Text erklärt detailliert das Faraday'sche Induktionsgesetz und dessen Anwendung in Generatoren und Motoren, wobei verschiedene Typen wie Synchronmotoren und Gleichstrommaschinen behandelt werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Erzeugung und Gleichrichtung von Wechselstrom, einschließlich der Verwendung von Dioden und Transformatoren. Der Abschnitt über Transformatoren vertieft die Prinzipien der Spannungsumwandlung und Impedanzanpassung. Abschließend werden Gleichrichterschaltungen und Elektronenröhren, wie Trioden und Tetroden, sowie deren Anwendungen in der Hochfrequenztechnik und Energieübertragung diskutiert. Das Kapitel bietet eine umfassende Übersicht über die elektrodynamischen Prinzipien und deren praktische Umsetzung in der Technik.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie Grundlagenforschung über elektrische und magnetische Felder und ihre zeitlichen Änderungen hat bereits im vorigen Jahrhundert zu vielen Anwendungen geführt, welche entscheidend zur technischen Revolution beigetragen haben. Beispiele sind die Erzeugung und der Transport von elektrischer Energie und ihr Einsatz in Industrie, Verkehr und in Haushalten. Wir wollen hier nur die wichtigsten Anwendungen behandeln, die auch heute noch von großer Bedeutung sind. -
6. Elektromagnetische Schwingungen und die Entstehung elektromagnetischer Wellen
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel wird die Entstehung elektromagnetischer Wellen und die Analyse elektromagnetischer Schwingungen detailliert behandelt. Der elektromagnetische Schwingkreis, bestehend aus einem Kondensator und einer Induktivität, wird als grundlegendes Modell verwendet, um die periodische Umwandlung zwischen elektrischer und magnetischer Energie zu verstehen. Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen wird durch den Hertz’schen Dipol veranschaulicht, wobei die theoretische Beschreibung und die praktische Anwendung im Vordergrund stehen. Der Text untersucht auch gedämpfte Schwingungen und erzwungene Schwingungen, um die verschiedenen Aspekte der elektromagnetischen Wellen zu beleuchten. Besonders interessant ist die Diskussion über die Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen durch beschleunigte Ladungen, einschließlich Röntgenbremsstrahlung und Synchrotronstrahlung. Die Zusammenfassung bietet einen detaillierten Überblick über die physikalischen Prinzipien und die praktischen Anwendungen, die für Professionals in der Elektrotechnik und Physik von großer Bedeutung sind.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie beiden nächsten Kapitel sind von großer Wichtigkeit, nicht nur für die Hochfrequenztechnik, sondern vor allem für ein grundlegendes Verständnis der Entstehung, der Eigenschaften und Ausbreitung elektromagnetischerWellen. Die mathematische Behandlung ist in weiten Teilen analog zur Beschreibung mechanischer Schwingungen und Wellen, die ausführlich in Bd. 1, Kap. 11, dargestellt wurde. -
7. Elektromagnetische Wellen im Vakuum
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel werden die verschiedenen Formen elektromagnetischer Wellen im Vakuum beschrieben, wie z. B. periodische und nichtperiodische Wellen, ihre Polarisation und ihr Magnetfeld. Der Impuls- und Energie-Transport allgemeiner elektromagnetischer Wellen wird behandelt, wobei die Lichtgeschwindigkeit als fundamentale Konstante im Mittelpunkt steht. Historische Messungen der Lichtgeschwindigkeit werden diskutiert, und es wird auf stehende elektromagnetische Wellen sowie Wellen in Wellenleitern und Kabeln eingegangen. Die Wellengleichung wird hergeleitet und ihre Bedeutung für die Beschreibung elektromagnetischer Wellen im Vakuum erläutert. Das Kapitel bietet eine umfassende Übersicht über das gesamte elektromagnetische Frequenzspektrum und behandelt die Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie in verschiedenen Spektralbereichen. Es wird auch auf die praktische Anwendung von Wellenleitern in der Mikrowellentechnik und der optischen Signalübertragung eingegangen. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion der verschiedenen Spektralbereiche und ihrer Bedeutung für die Astrophysik und die Untersuchung der submikroskopischen Struktur der Materie.KI-Generiert
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ZusammenfassungIm vorangegangenen Kapitel wurde gezeigt, dass ein schwingender Dipol Energie in Form von elektromagnetischen Wellen abstrahlt. Wir wollen uns in diesem Kapitel etwas genauer mit der Beschreibung dieser Wellen und mit ihren Eigenschaften befassen. Dem Leser wird empfohlen, die analoge Darstellung mechanischer Wellen in Bd. 1, Kap. 11 zu vergleichen. -
8. Elektromagnetische Wellen in Materie
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel werden die grundlegenden Prinzipien elektromagnetischer Wellen in Materie untersucht. Der Fokus liegt auf der Absorption und Dispersion, wobei der Brechungsindex durch ein anschauliches Modell erklärt wird. Es wird die Wellengleichung für Wellen in Materie diskutiert und die Ausbreitung von Wellen an Grenzflächen zwischen zwei Medien sowie in nichtisotropen Medien behandelt. Besonders interessant ist die Erklärung der Doppelbrechung und die Erzeugung von polarisiertem Licht anhand von Beispielen. Zum Abschluss wird die nichtlineare Optik und die damit verbundenen Phänomene wie die optische Frequenzverdopplung und Frequenzmischung vorgestellt. Der Text bietet eine detaillierte und verständliche Darstellung dieser komplexen Themen, die für Professionals in den Bereichen Optik und Materialwissenschaft von großem Interesse sind.KI-Generiert
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ZusammenfassungNachdem wir uns im vorigen Kapitel mit den Eigenschaften elektromagnetischer Wellen im Vakuum befasst haben, wollen wir nun untersuchen, welchen Einfluss Materie auf die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen hat. Wir müssen dazu die vereinfachten Maxwell-Gleichungen (7.1) im Vakuum, aus denen sich die Wellengleichung für Wellen im Vakuum ergab, durch Terme ergänzen, welche den Einfluss des Mediums enthalten. -
9. Geometrische Optik
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel wird die geometrische Optik umfassend behandelt, wobei der Fokus auf den Grundlagen und Grenzen dieses wichtigen Gebiets liegt. Es werden die wichtigsten optischen Instrumente wie Spiegel, Prismen und Linsen sowie deren Abbildungseigenschaften quantitativ berechnet. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der modernen Matrixmethode zur Berechnung optischer Instrumente, die eine effiziente und präzise Herangehensweise ermöglicht. Zudem wird die Anwendung der geometrischen Optik auf die interessante Optik der Erdatmosphäre behandelt. Der Text bietet eine detaillierte und praxisnahe Darstellung der geometrischen Optik, die sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungen abdeckt. Besonders hervorzuheben ist die Verwendung der Matrixmethode, die eine moderne und effiziente Herangehensweise darstellt. Das Kapitel vermittelt ein tiefes Verständnis der geometrischen Optik und deren Anwendungen in verschiedenen Bereichen.KI-Generiert
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ZusammenfassungFür viele Anwendungszwecke ist die Wellennatur des Lichtes von untergeordneter Bedeutung, weil es hauptsächlich auf die Ausbreitungsrichtung des Lichtes und deren Änderung durch abbildende Elemente wie Spiegel oder Linsen ankommt.Die Ausbreitungsrichtung einerWelle ist in isotropenMedien durch die Normale auf der Phasenfläche bestimmt. Diese Normalen werden in der geometrischen Optik als Lichtstrahlen bezeichnet. -
10. Interferenz, Beugung und Streuung
Wolfgang DemtröderInterferenz, Beugung und Streuung von Licht sind grundlegende Phänomene, die auf der Wellennatur des Lichts beruhen. Der Fachbeitrag erklärt zunächst die Bedeutung der Kohärenz für die Interferenz und diskutiert die Unterschiede zwischen Zweistrahl- und Vielstrahl-Interferenz. Anschließend wird die Beugung als Interferenz von unendlich vielen Teilstrahlen behandelt, wobei die allgemeine Darstellung der Beugung als Fourier-transformierte der durch Blenden begrenzten einfallenden Strahlung im Fokus steht. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Optik unserer Atmosphäre und der Erklärung von Lichtstreuung und Ablenkung anhand von Phänomenen wie Himmelsblau, Rotfärbung von aufgehender und untergehender Sonne, Fata Morgana und Halo-Erscheinungen von Sonne und Mond. Abschließend werden praktische Anwendungen der Interferometrie, wie Längenmessungen und die Bestimmung von Abweichungen einer realen Fläche von der idealen Sollfläche, sowie die Beugung am Spalt und Beugungsgitter detailliert beschrieben. Der Fachbeitrag bietet einen umfassenden Überblick über diese Phänomene und ihre praktischen Anwendungen, wobei sowohl theoretische Grundlagen als auch experimentelle Realisierungen behandelt werden.KI-Generiert
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ZusammenfassungAus der Linearität der Wellengleichungfolgt, dass mit beliebigen Lösungen E1 und E2 auch jede Linearkombination \(\boldsymbol{E}=a\boldsymbol{E}_{1}+b\boldsymbol{E}_{2}\) eine Lösung von (10.1) ist.$$\Delta\boldsymbol{E}=\frac{1}{c^{2}}\frac{\partial^{2}\boldsymbol{E}}{\partial t^{2}}$$(10.1)Um das gesamte Wellenfeld \(\boldsymbol{E}(\boldsymbol{r},t)\) in einem beliebigen Raumpunkt P zur Zeit t zu erhalten, muss man die Amplituden der sich in P überlagernden Teilwellen \(\boldsymbol{E}_{i}(\boldsymbol{r},t)\) addieren (Superpositionsprinzip). Die Gesamtfeldstärkedes Wellenfeldes hängt sowohl von den Amplituden \(\boldsymbol{A}_{m}(\boldsymbol{r},t)\) als auch von den Phasen \(\varphi_{m}\) der sich überlagernden Teilwellen ab. Sie ist im allgemeinen Fall sowohl orts- als auch zeitabhängig.$$\boldsymbol{E}(\boldsymbol{r},t)=\sum_{m}\boldsymbol{A}_{m}(\boldsymbol{r},t){{\text{e}}}^{{{\text{i}}}\varphi_{m}}$$(10.2) -
11. Optische Instrumente
Wolfgang DemtröderIn diesem Kapitel werden optische Instrumente wie das menschliche Auge, Lupen, Ferngläser, Teleskope und Mikroskope detailliert erklärt. Der Aufbau und die Funktionsweise des menschlichen Auges werden ausführlich beschrieben, einschließlich der Rolle der Iris, Pupille und Linse bei der Anpassung an verschiedene Lichtverhältnisse und Entfernungen. Die Vergrößerung und das Auflösungsvermögen dieser Instrumente werden diskutiert, wobei die Rolle der Beugung und Lichtstärke bei der Auswahl des geeigneten Instruments hervorgehoben wird. Spektrographen und Monochromatoren werden ebenfalls behandelt, wobei ihre Anwendung in der Spektroskopie erklärt wird. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Überwindung der klassischen Beugungsgrenze durch moderne Verfahren wie die konfokale Mikroskopie und die 4π-Mikroskopie. Professionals erhalten einen detaillierten Überblick über die Funktionsweise und Anwendung optischer Instrumente sowie die physikalischen Prinzipien dahinter.KI-Generiert
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ZusammenfassungUnser Sehvermögen ist wohl die wichtigste Verbindung zwischen dem menschlichen Individuum und seiner Außenwelt. Obwohl vomoptischen Standpunkt aus das Auge eine ziemlich schlechte Linse mit vielen Linsenfehlern darstellt, bildet es doch, in Verbindung mit unserem die Linsenfehler korrigierenden Gehirn, ein bewundernswertes optisches Instrument, das sich in weiten Grenzen an die jeweiligen optischen Bedingungen optimal anpassen kann.Trotzdem benötigt es für viele Situationen zusätzliche Instrumente, die seinen Wahrnehmungsbereich vergrößern können. Diese können das räumliche Auflösungsvermögen erhöhen (Lupe, Mikroskop), die in das Auge gelangende Lichtintensität verstärken (Fernrohr) oder den Spektralbereich erweitern (Bildwandler).Wir wollen in diesem Kapitel die wichtigsten optischen Instrumente, ihre Vorteile und ihre Begrenzungen kennen lernen. Außerdem sollen die für die Spektroskopie wichtigen Spektrographen vorgestellt und ihr spektrales Auflösungsvermögen diskutiert werden. -
12. Neue Techniken in der Optik
Wolfgang DemtröderDas Kapitel behandelt moderne optische Verfahren, die der Optik eine große Rolle bei vielen technischen Anwendungen verschafft haben. Dazu gehören Nahfeld-Mikroskopie, adaptive Optik, Holographie und Mikro-Optik. Die Nahfeld-Mikroskopie überwindet die klassische Auflösungsgrenze und ermöglicht die Untersuchung feiner Strukturen auf Oberflächen. Die adaptive Optik revolutioniert die optische Astronomie und verbessert das Winkel-Auflösungsvermögen von Teleskopen entscheidend. Die Holographie ermöglicht dreidimensionale Aufnahmen von Objekten, während die Mikro-Optik Abbildungen mit mikroskopischen Linsen erlaubt. Die optische Nachrichten-Übertragung in optischen Fibern hat das mögliche übertragbare Frequenzband entscheidend vergrößert und damit die Kapazität der übertragenen Nachrichten wesentlich verbessert. Moderne Verfahren der optischen Signal-Speicherung werden vorgestellt. Die konfokale Mikroskopie verbindet die hohe Auflösung eines Lichtmikroskops quer zur optischen Achse mit einer vergleichbar hohen Auflösung in der z-Richtung. Die Hauptanwendungsgebiete sind die Fluoreszenzmikroskopie von biologischen Zellen und die Untersuchung von Oberflächenstrukturen. Die optische Nahfeldmikroskopie ermöglicht die Untersuchung feiner Strukturen auf Oberflächen mit einer räumlichen Auflösung von etwa 20–30 nm. Die aktive und adaptive Optik verbessert das Winkel-Auflösungsvermögen großer astronomischer Fernrohre auf der Erdoberfläche. Die Holographie ermöglicht die Erzeugung dreidimensionaler Bilder von Objekten und hat Anwendungen in der Medizin, der Materialprüfung und der Datenverarbeitung. Die Mikro-Optik ermöglicht die Herstellung von mikroskopischen Linsen und optischen Elementen mit hoher Präzision und hat Anwendungen in der Endoskopie und der integrierten Optik.KI-Generiert
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ZusammenfassungIn den letzten Jahren sind eine Reihe neuer optischer Techniken entwickelt und zur Anwendungsreife gebracht worden, die zwar zum Teil auf alten Ideen beruhen, aber erst jetzt realisiert werden konnten, weil früher die technischen Voraussetzungen dazu fehlten. Sie beginnen sich aber in vielen Gebieten durchzusetzen und führen oft zu erstaunlich effizienten neuen Möglichkeiten oder erweitern die Grenzen älterer Methoden. Solche Techniken sollen in diesem Kapitel kurz vorgestellt werden, um die Aussage im Vorwort, dass wir am Anfang einer „optischen Revolution“ stehen, zu untermauern.Die Literaturangaben in den einzelnen Abschnitten geben dem Leser die Möglichkeit, sich detaillierter über die verschiedenen Techniken zu informieren. -
13. Lösungen der Übungsaufgaben
Wolfgang DemtröderDas Kapitel behandelt eine Vielzahl von physikalischen Berechnungen und Anwendungen, die sich auf elektrische und magnetische Felder konzentrieren. Es beginnt mit der Berechnung von Ladungen, Volumen und Oberflächen in verschiedenen geometrischen Konfigurationen, wie Kugeln und Zylindern. Anschließend werden die Feldstärken und Potentiale in diesen Konfigurationen analysiert, wobei die Auswirkungen von Ladungsverteilungen und Leitern untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Berechnung von Kräften und Potentialen in elektrischen und magnetischen Feldern, wobei die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Ladungen und Feldern detailliert untersucht werden. Das Kapitel schließt mit der Analyse von spezifischen Anwendungen, wie der Berechnung von Induktivitäten und Kapazitäten in elektrischen Schaltkreisen. Die detaillierten Berechnungen und Anwendungsbeispiele bieten einen umfassenden Einblick in die komplexen Zusammenhänge der Elektrodynamik und vermitteln ein tiefes Verständnis der zugrunde liegenden Prinzipien.KI-Generiert
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Backmatter
- Titel
- Experimentalphysik 2
- Verfasst von
-
Wolfgang Demtröder
- Copyright-Jahr
- 2026
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
- Electronic ISBN
- 978-3-662-69151-9
- Print ISBN
- 978-3-662-69150-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-662-69151-9
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