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Intensität von Licht – Zeigerformalismus und optische Abbildungen 05:46 min

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Transkript Intensität von Licht – Zeigerformalismus und optische Abbildungen

Hallo und herzlich willkommen bei einem Video von Doktor Psi. Wir sprechen heute über den Zeigerformalismus und seine Stellung in der Hierarchie der Lichtmodelle. Mit diesem Formalismus werden wir einige optische Abbildungen beschreiben und in diesem Zusammenhang gehen wir auch kurz auf das Auflösungsvermögen optischer Geräte ein. Bei einer optischen Abbildung wird mit Hilfe eines optischen Geräts von einem Gegenstand ein Bild erzeugt. Das optische Gerät ist notwendig, da ohne dies von einem beleuchteten oder selbstleuchtenden Gegenstand gar kein Bild entstehen kann. Wir nehmen hier in diesem Video als Gegenstand in der Regel eine Kerze. Und wie du hier in dieser Abbildung sehen kannst, geht von jedem Punkt unseres Gegenstands ein Bündel von Lichtstrahlen auf den Schirm zu. Und der Schirm ist einfach nur hell, zeigt also kein scharfes Bild. Wenn wir jedoch ein optisches Gerät wie zum Beispiel hier eine Sammellinse in den Strahlengang stellen, dann wird auf dem Schirm ein scharfes Bild erzeugt. Natürlich unter bestimmten Umständen, Gegenstandsweite, Brennweite und so weiter. Im Zeigerformalismus kann dies für eine ideale Linse etwa so interpretiert werden, dass die Zeiger von einem bestimmten Punkt des Gegenstandes zu einem Bildpunkt dort parallel stehen und auf diese Weise ein Interferenzmaximum erzeugen. Und auch bei der einfachen Lochblende entsteht vom Gegenstand ein Bild, wie du hier etwa sehen kannst. Nun, wir wollen jetzt noch einen knappen Blick auf eine Lochblende und die dortigen Abbildungen werfen. Die Berechnung der Intensitätsverteilung hinter einer kreisförmigen Lochblende ist allerdings deutlich komplizierter als zum Beispiel die bei einem schmalen Einzelspalt. Wir können das hier aus Zeitgründen gar nicht im Einzelnen durchführen, daher wollen wir nur eine ganz prinzipielle Berechnung erläutern. Wir betrachten hier eine kreisförmige Lochblende. Und wir sehen hier, dass diese Blende in einzelne Zonen eingeteilt ist und wir sehen, dass diese Zonen von a bis i bezeichnet sind. Und diese Abbildung wiederum zeigt die entsprechende Zeigeraddition. Jede Zone wird durch sieben Lichtwege repräsentiert. Die Zone a enthält die Zeiger 1 bis 7, die Zone b die Zeiger 8 bis 14. Und wenn die entsprechenden Zeiger addiert werden, ergibt sich natürlich wieder der resultierende Zeiger, der hier mit zres angegeben ist. Als Ergebnis folgt eine Intensitätsverteilung, die dem experimentellen Beugungsmuster hinter einer Lochblende entspricht. Wir zeigen das hier nicht, das kennst du aus entsprechenden Experimenten. Aber nun können mit dem Zeigerformalismus noch weitere Phänomene betrachtet werden. Die werden hier nur erwähnt, du kannst ja im Internet nach entsprechenden Informationen gerne suchen. Da ist einmal der Poisson-Fleck, das ist ein Beugungsphänomen, welches einen hellen Fleck in der Mitte eines Beugungsbildes ergibt und zwar bei der Beugung eines lichtundurchlässigen Gegenstandes, zum Beispiel einer Kugel im Lichtstrahl und das entsprechende Muster zeigt diesen hellen Fleck in der Mitte. Und dann noch die Fresnelsche Zonenplatte, die bekanntermaßen die Eigenschaften einer Sammellinse hat. Na und schließlich das optische Auflösungsvermögen. Hier betrachten wir ein Teleskop. Mit dem entsprechenden Gerät, also mit einem Teleskop, kannst du gerne in den Himmel gucken und dir die Sterne anschauen. Das entsprechende Muster im Zeigerformalismus ist hier knapp dargestellt. Wir haben hier zwei Sterne und die können dann noch getrennt betrachtet werden, wenn das erste Minimum des ersten Sterns mit dem Hauptmaximum des zweiten Sterns zusammenfällt. Und dies kann man eben auch mit dem Zeigerformalismus verifizieren. Und ich hoffe, du hast in diesem Zusammenhang diesen Zeigerformalismus gut verstanden. Und falls du Fragen zu diesem Problem hast, wende dich bitte an mich. Und vielleicht sehen wir uns bald wieder bei einem Video von Doktor Psi. Tschüss!