Der gebrochene Lichtstrahl

Inhaltsverzeichnis

• 1. Was geschieht mit Lichtstrahlen an der Grenze zweier Medien?.
• 1.1. Ein Ring auf dem Boden eines Gefäßes mit Wasser.
• 1.2. Die Versuche von Ptolemäus.
• 1.3. Formulierung des Brechungsgesetzes durch Snellius.
• 1.4. Erklärung des Brechungsgesetzes durch Descartes; der Fehler von Descartes.
• 1.5. Das Huygenssche Prinzip.
• 1.6. Das Huygenssche Prinzip und das Brechungsgesetz.
• 1.7. Das Fermatsche Prinzip (Prinzip der kürzesten Ankunft).
• 1.8. Herleitung des Brechungsgesetzes aus dem Fermatschen Prinzip.
• 1.9. Anwendung des Fermatschen Prinzips.
• 1.10. Innere Totalreflexion des Lichtes; Reflexionsgrenzwinkel.
• 1.11. Graphische Methode der Konstruktion der gebrochenen Strahlen.
• 1.12. Die Wawilow-Tscherenkow-Strahlung und die Gesetze der Lichtbrechung und der Lichtreflexion.
• 2. Zu welchen optischen Täuschungen führt die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre?.
• 2.1. Die atmosphärische Lichtbrechung (Refraktion); der Brechungs(Refraktions-) winkel.
• 2.2. Frühere Vorstellungen über die Refraktion in der Atmosphäre.
• 2.3. Die Refraktion nach Kepler.
• 2.4. Rekonstruktion der Newtonschen Refraktionstheorie nach seinem Briefwechsel mit Flamsteed.
• 2.5. Exponentialgesetz der Abnahme der Dichte der Atmosphäre mit der Höhe.
• 2.6. Eigentümlichkeiten bei Sonnenuntergängen; Entstehung von „blinden Streifen“.
• 2.7. Das Flimmern der Sterne.
• 2.8. Die Krümmung des Lichtstrahls in einem optisch inhomogenen Medium.
• 2.9. Luftspiegelungen.
• 3. Wie verläuft ein Lichtstrahl durch ein Prisma?.
• 3.1. Brechung von Lichtstrahlen im Prisma; Ablenkwinkel.
• 3.2. Symmetrischer und unsymmetrischer Strahlengang im Prisma.
• 3.3. Refraktometer.
• 3.4. Entstehung von Doppelabbildungen entfernter Gegenstände im Fensterglas.
• 3.5. Reflexionsprismen.
• 3.6. Das Lummer-Brodhun-Fotometer.
• 3.7. Das Reflexionsprisma anstelle des Reflexionsspiegels in Laserresonatoren.
• 3.8. Doppelprisma.
• 4. Warum zerlegt ein Prisma das Sonnenlicht in verschiedene Farben?.
• 4.1. Die Dispersion des Lichtes.
• 4.2. Die ersten Versuche mit Prismen; Vorstellungen über die Ursachen der Farbentstehung vor Newton.
• 4.3. Newtons Versuche mit Prismen; die Newtonsche Theorie der Farbentstehung.
• 4.4. Werke von Euler; Zuordnung von verschiedenen Wellenlängen zu den Farben.
• 4.5. Entdeckung der anomalen Lichtdispersion; Experimente von Kundt.
• 4.6. Bemerkungen zu Reflexionsprismen.
• 4.7. Dispersionsprismen; Winkeldispersion.
• 4.8. Spektralgeräte: Monochromatoren und Spektrometer; FuchsWadsworth-Schema.
• 4.9. Goethe gegen Newton.
• 5. Wie entsteht ein Regenbogen?.
• 5.1. Der Regenbogen in den Augen eines aufmerksamen Beobachters.
• 5.2. Entwicklung der physikalischen Vorstellungen über die Entstehung von Regenbogen — von Fleischer, de Dominis und Descartes bis Newton.
• 5.3. Erklärung der Entstehung eines Regenbogens in Newtons „Lectiones Opticae“.
• 5.4. Strahlengang im Regentropfen.
• 5.5. Der maximale Winkel zwischen dem auf den Regentropfen auftreffenden und dem aus ihm heraustretenden Strahl.
• 5.6. Wechsel der Farben im Primär- und Sekundärregenbogen.
• 5.7. Regenbogen auf anderen Planeten.
• 5.8. Entstehung von Halos; Halo und Regenbogen.
• 6. Wie erhält man optische Abbildungen?.
• 6.1. Abbildung in einer Lochkamera.
• 6.2. Abbildung im Linsensystem.
• 6.3. Herleitung der Formel für eine dünne Linse aus dem Fermatschen Prinzip.
• 6.4. Sphärische und chromatische Aberration.
• 6.5. Reelle und imaginäre Abbildungen.
• 6.6. Sammellinsen und Streulinsen.
• 6.7. Die Linse im optisch dichten Medium.
• 6.8. Aus der frühen Geschichte der Entwicklung von Linsensystemen.
• 6.9. Erfindungdes Fernrohrs.
• 6.10. Strahlengang im Galileischen Fernrohr; Winkelvergrößerung.
• 6.11. Astronomische Beobachtungen Galileis.
• 6.12. „Dioptrice“ von Kepler und nachfolgende Arbeiten.
• 6.13. Achromatische Linsen nach Dollond.
• 6.14. Zonenplatte nach Fresnel.
• 7. Wie ist ein Auge aufgebaut?.
• 7.1. Zwei Gruppen von optischen Geräten.
• 7.2. Aufbau und optisches System eines menschlichen Auges.
• 7.3. Das System Lupe—Auge.
• 7.4. Entwicklung der Lehre vom Sehen von Demokrit und Galen bis Alhazen und Leonardo da Vinci.
• 7.5. Die Gegenüberstellung von Auge und Lochkamera in den Arbeiten von Leonardo da Vinci.
• 7.6. Kepler über die Rolle der Kristallinse; Young über den Mechanismus der Akkommodation.
• 7.7. Weitsichtigkeit und Kurzsichtigkeit.
• 7.8. Das Auge als vollkommene optische Einrichtung.
• 7.9. Brillen.
• 7.10. Linsensysteme zur Vergrößerung des Sehwinkels.
• 7.11. Facettenaugen der Insekten.
• 8. Warum beobachtet man in Kristallen Doppelbrechung des Lichtes?.
• 8.1. Entdeckung der Doppelbrechung des Lichtes im isländischen Spat durch Bartholinus.
• 8.2. Der Kristall als optisch anisotropes Medium.
• 8.3. Erklärung der Doppelbrechung in Huygens’ „Traité de la Lumière“; ordentliche und außerordentliche Lichtwellen.
• 8.4. Huygenssche Konstruktion; Geschwindigkeit der Lichtwelle und Strahlengeschwindigkeit.
• 8.5. Die Versuche von Huygens mit zwei Kristallen (an der Schwelle der Entdeckung der Lichtpolarisation).
• 8.6. Die Erklärung der Ergebnisse der Huygensschen Experimente durch Newton.
• 8.7. Forschungen von Malus und Brewster.
• 8.8. Polarisation des Lichtes.
• 8.9. Dichroistische Platten und Polarisationsprismen.
• 8.10. Drehung der Polarisationsebene in einer Halbwellenplatte.
• 9. Was ist Faseroptik?.
• 9.1. Ein leuchtender Wasserstrahl.
• 9.2. Lichtstrahlen in gestreckten und gekrümmten zylindrischen Fasern.
• 9.3. Strahlen in einer konischen Faser.
• 9.4. Einfluß der Faserkrümmung.
• 9.5. Optische Differenzfaser.
• 9.6. Dünne Fasern.
• 9.7. Übertragung einer optischen Abbildung mit einem Faserbündel.
• 9.8. Faserbündel zum Ausgleich eines Lichtfeldes.
• 9.9. Fasersondenröhre in der Hochgeschwindigkeitsfotografie.
• 9.10. Die Netzhaut des Auges als faseroptisches System.
• 10. Anhang.
• 10.1. Beeinflussung der Brechungseigenschaften der Stoffe.
• 10.2. Elektrooptische Ablenkvorrichtungen.
• 10.3. Kosmische Linsen.