Technische Optik in der Praxis
von: Gerd Litfin
Springer-Verlag, 2005
ISBN: 9783540267096
Sprache: Deutsch
289 Seiten, Download: 3101 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
| Vorwort zur dritten Auflage | 5 | ||
| Vorwort zur ersten Auflage | 7 | ||
| Inhaltsverzeichnis | 9 | ||
| Autorenverzeichnis | 14 | ||
| 1 Geometrische Optik | 15 | ||
| 1.1 Strahlenmodell | 15 | ||
| 1.2 Reflexion von Lichtstrahlen | 16 | ||
| 1.2.1 Diffuse und gerichtete Reflexion (Reflexionsgesetz) | 16 | ||
| 1.3 Brechung des Lichts (Refraktion) | 25 | ||
| 1.3.1 Brechungsgesetz | 25 | ||
| 1.3.2 Totalreflexion | 28 | ||
| 1.3.3 Planparallele Platte | 29 | ||
| 1.3.4 Prismen | 30 | ||
| 1.3.5 Kugelflächen | 33 | ||
| 1.4 Optische Abbildung | 39 | ||
| 1.4.1 Sphärische Linsen | 39 | ||
| 1.4.2 Linsensysteme | 45 | ||
| 1.4.3 Blenden | 47 | ||
| Literatur | 48 | ||
| 2 Wellenoptik | 49 | ||
| 2.1 Licht als Wellenphänomen | 49 | ||
| 2.1.1 Elektromagnetische Wellen | 49 | ||
| 2.1.2 Monochromatische ebene Wellen | 50 | ||
| 2.1.3 Elektrisches Feld und Intensität | 53 | ||
| 2.1.4 Sphärische Wellen | 54 | ||
| 2.2 Überlagerung von Wellen | 55 | ||
| 2.2.1 Interferenz | 55 | ||
| 2.2.2 Kohärenz | 59 | ||
| 2.2.3 Interferometer | 63 | ||
| 2.3 Beugung | 66 | ||
| 2.3.1 Elementarwellen und Beugung am Spalt | 67 | ||
| 2.3.2 Auflösungsvermögen optischer Systeme | 68 | ||
| 2.4 Polarisation | 69 | ||
| 2.4.1 Polarisationszustände | 69 | ||
| 2.4.2 Polarisierende Komponenten | 70 | ||
| 2.4.3 Polarisationsoptische Geräte | 73 | ||
| 2.5 Reflexion | 75 | ||
| 2.5.1 Reflexion an einer Grenzflache | 75 | ||
| 2.5.2 Dielektrische Schichten | 77 | ||
| 2.5.3 Schichtsysteme | 78 | ||
| 2.5.4 Spezialsysteme | 81 | ||
| Literatur | 82 | ||
| 3 Abbildungsfehler und optische Systeme | 83 | ||
| 3.1 Ursachen und Wirkungen von Abbildungsfehlern | 84 | ||
| 3.2 Typen von Abbildungsfehlern | 87 | ||
| 3.2.1 Schärfefehler | 87 | ||
| 3.2.2 Lagefehler | 90 | ||
| 3.2.3 Farbfehler | 92 | ||
| 3.3 Darstellung der Abbildungsleistung und Qualitätsbewertung optischer Systeme | 94 | ||
| 3.4 Maßnahmen | 104 | ||
| 3.4 Maßnahmen zur Verbesserung der Abbildungsleistung | 104 | ||
| Literatur | 108 | ||
| 4 Entwicklung optischer Systeme | 109 | ||
| 4.1 Einführung | 109 | ||
| 4.2 Spezifikation optischer Systeme | 109 | ||
| 4.3 Bestimmung der optischen Grunddaten | 111 | ||
| 4.4 Bestimmung der Abbildungsleistung | 112 | ||
| 4.4.1 Trigonometrische Strahldurchrechnung | 112 | ||
| 4.4.2 Seidelsche Bildfehler | 118 | ||
| 4.5 Abhängigkeiten von Parametern | 119 | ||
| 4.5 Abhängigkeiten von Parametern und Aberrationen | 119 | ||
| 4.5.1 Durchbiegung von Linsen | 119 | ||
| 4.5.2 Blendenlage | 122 | ||
| 4.5.3 Asphärenlage | 124 | ||
| 4.5.4 Glaswahl | 125 | ||
| 4.5.5 Apertur und Feldgröße | 128 | ||
| 4.6 Prinzip der Systemoptimierung | 129 | ||
| 4.7 Beispiel zur Systemoptimierung | 132 | ||
| 4.8 Optical-Design-Programme | 136 | ||
| 4.9 Zusammenfassung und erg¨ anzende Bemerkungen | 139 | ||
| Literatur | 139 | ||
| 5 Optische Werkstoffe | 141 | ||
| 5.1 Einleitung | 141 | ||
| 5.2 Brechzahlen, Dispersionsgleichungen, Abbe-Diagramm | 141 | ||
| 5.3 Differentielle Änderungen der Brechzahl | 152 | ||
| 5.3.1 Allgemeines | 152 | ||
| 5.3.2 Schmelzschwankungen | 153 | ||
| 5.3.3 Einfluß der Kühlgeschwindigkeit, Relaxation | 153 | ||
| 5.3.4 Änderung der Umgebungstemperatur | 156 | ||
| 5.3.5 Mechanische Spannungen, elektrische Felder und Magnetfelder | 159 | ||
| 5.4 Glasfehler und Homogenität [3,8] | 163 | ||
| 5.5 Transparenzbereiche | 165 | ||
| 5.5.1 Transmissionvermgen von Gläsern, Kristallen und Kunststoffen | 165 | ||
| 5.5.2 Farbgläser [8,28–30] | 167 | ||
| 5.6 Sonderwerkstoffe für die Optik | 171 | ||
| Literatur | 172 | ||
| 6 Spezifikation und Fertigung optischer Bauelemente | 175 | ||
| 6.1 Fertigungsverfahren | 175 | ||
| 6.1.1 Urformen | 175 | ||
| 6.1.2 Umformen | 175 | ||
| 6.1.3 Trennen | 176 | ||
| 6.1.4 Trennschleifen | 176 | ||
| 6.2 Fertigungstoleranzen | 181 | ||
| 6.3 Qualitätsmanagement (QM) | 186 | ||
| Literatur | 190 | ||
| 7 Optoelektronik-Komponenten | 191 | ||
| 7.1 Lichtemitterdioden | 191 | ||
| 7.1.1 Prinzip | 191 | ||
| 7.1.2 Materialien | 192 | ||
| 7.1.3 Aufbau und Eigenschaften | 193 | ||
| 7.1.4 Grundschaltungen | 195 | ||
| 7.2 Displays | 196 | ||
| 7.2.1 LED-Displays | 196 | ||
| 7.2.2 Ansteuerschaltungen für LED-Displays | 197 | ||
| 7.2.3 LC-Displays | 198 | ||
| 7.2.4 LCD-Ansteuerung | 201 | ||
| 7.3 Detektoren | 203 | ||
| 7.3.1 Fotoleiter | 203 | ||
| 7.3.2 Fotodiode | 206 | ||
| 7.3.3 Fototransistor | 210 | ||
| 7.3.4 Detektorschaltungen | 211 | ||
| 7.4 CCD-Sensoren | 212 | ||
| 7.4.1 MOS-Kondensator | 212 | ||
| 7.4.2 CCD-Ladungstransport | 214 | ||
| 7.4.3 CCDs | 214 | ||
| 7.4.4 CCD-Kameras | 218 | ||
| Literatur | 220 | ||
| 8 Fasern und Sensorik | 221 | ||
| 8.1 Mechanismus der Wellenleitung | 221 | ||
| 8.1.1 Geometrisch-optische Grundlagen | 221 | ||
| 8.1.2 Der Modenbegriff aus wellenoptischen Betrachtungen | 223 | ||
| 8.2 Fasertypen | 227 | ||
| 8.2.1 Multimode-Glasfasern | 227 | ||
| 8.2.2 Monomode-Glasfasern | 230 | ||
| 8.2.3 Faserbündel | 234 | ||
| 8.3 Dämpfungseigenschaften von Fasern | 235 | ||
| 8.3.1 Quarzglasfasern | 235 | ||
| 8.3.2 Kunststoffasern | 236 | ||
| 8.4 Koppeltechnik | 237 | ||
| 8.4.1 Vorbetrachtungen | 237 | ||
| 8.4.2 Ankopplung Quelle-Faser | 237 | ||
| 8.4.3 Verbindung Faser-Faser | 243 | ||
| 8.4.4 Faserkoppler | 244 | ||
| 8.5 Nichtsensorische Anwendungen von Glasfasern | 247 | ||
| 8.5.1 Vorbemerkung | 247 | ||
| 8.5.2 Anwendungen von Faserbündeln für Beleuchtung | 247 | ||
| 8.5.3 Anwendungen von Einzelfasern zur Energie Übertragung | 248 | ||
| 8.5.4 Anwendungen von Einzelfasern | 249 | ||
| 8.6 Meßtechnische und sensorische Anwendungen von Glasfasern | 250 | ||
| 8.6.1 Klassifizierung faseroptischer Meß- und Sensorsysteme | 250 | ||
| 8.6.2 Intensitätsmodulierte Sensoren | 251 | ||
| 8.6.3 Polarisationsmodulierte Sensoren | 253 | ||
| 8.6.4 Interferometrische Sensoren | 253 | ||
| Literatur | 255 | ||
| 9 Laser | 257 | ||
| 9.1 Eigenschaften der Laserstrahlung | 257 | ||
| 9.2 Erzeugung von Laserstrahlung | 258 | ||
| 9.3 Moden | 260 | ||
| 9.4 Ausbreitung der Grundmode | 262 | ||
| 9.5 Strahlqualität | 266 | ||
| 9.6 Lasertypen | 267 | ||
| Literatur | 269 | ||
| 10 Neue Laser | 271 | ||
| 10.1 Konzepte für diodengepumpte Festkörperlaser | 272 | ||
| 10.2 Neue Konzepte | 273 | ||
| 10.3 Upconversion Faserlaser | 276 | ||
| Literatur | 277 | ||
| Sachverzeichnis | 279 |