MemoCard lernen mit System

Künstliche Temperaturstrahler:

2 Typen:
- Energiezufuhr à Lichtquellen werden elektronisch soweit erhitzt bis sie Licht aussenden à Glühlampe.
- Gespeicherte Energie (chemisch). Bei Bedarf kann dies aktiviert werden. à Lagerfeuer, Kerze, Fackel

Amplitude a:

Gibt Schwingungshöhe der Wellen an.
Unterteilung in positiven und negativen Amplituden.
Bestimmt Helligkeit (Intensität) von Lichtwelle.
Helligkeit von Licht ist von Erregungsenergiezufuhr abhängig.
Helligkeit von Lichtquelle im Vergleich zu Amplitudengrösse im Quadrat à Amplitude x2 à Licht x4.

Lichtentstehung

Entsteht in Elektrohüllen der Atome.
Kann nur entstehen, wenn Atome mit positivem Atomkern und Elektronen vorliegen.
Jedes Elektron hat, je nachdem wie nah es vom Atomkern ist, ein bestimmtes Energieniveau.
Die Natur strebt immer ein möglichst tiefes Niveau an.
Chemische Bildung nur mit Valenzelektronen möglich, da sie ein hohes Energieniveau haben und tiefes anstreben. à besonders Bindungsfreudig.
Erhält Elektron Energieimpuls, kann vorübergehend auf höheres Niveau springen à Elektronensprung.
Die zuvor aufgenommene Energie geben die Elektronen sofort oder evtl. verzögert und springen auf Ihr ursprüngliches Energieniveau zurück.
- à zuvor aufgenommene Energie wird als elektromagnetische Welle abgestrahlt.
- à Abhängig von Anziehungskraft des Atomkerns (je grösser der Kern, desto stärker die Anziehungskraft)
- à Abhängig von Grundniveau des Elektrons.
Ist die Welle im Wellenlängenbereich vom Menschlichen Auge à ruft Sehempfindung hervor, wird die Lichtwelle als Lichtemission bezeichnet à vereinfacht als Emission (Licht breitet sich dreidimensional aus).
Energiereichem Quantensprung entstehen, wenn:
- Elektron nahe bei Kern springt.
- Elektron über mehrere Energieniveau springt.

Interferenz:

Amplitudengrössen = bestimmt Höhe der resultierenden Welle.
Überlagerung von Wellen
Phasenbeziehung= bestimmt Höhe von resultierender Welle
Ist Ausbreitung von interferierenden Wellen nicht abgestimmt, dauert Interferenz kurze Zeit.

Eindringtiefe der Energie:

Langwellige UV-A

von 380 – 315nm
- --> Absorption durch Augenlinse
- --> Gefahr von Grau - Star

Lichtwelle:

Elektromagnetische Wellen bestehen aus 2 Teilwellen à schwingen senkrecht zueinander à erreichen gleichzeitig höchst/ tiefwerte.
Breiten sich in Vakuum in Lichtgeschwindigkeit aus.
Elektromagnetische Wellen breiten sich von Erregungszentrum in alle Richtungen aus. à Lichtwelle leuchtet den gesamten Raum aus.
Elektromagnetische Wellen schwingen senkrecht zu Ausbreitungsgeschwindigkeit à Transversalwellen (Querwellen)

Frequenz v:

Gibt an wie viele Schwingungen es pro Sekunde gibt
In jedem Medium gleich
Bestimmt die Farbe und Energie der Lichtquelle
Licht immer farblos à je nach Quantenenergie erzeugt Licht die Farbempfindung.
- à viel Quantenenergie Violett, wenig Quantenenergie rot.
Frequenzbereich Licht zwischen ca. 3.8 x 1014 HZ und 7.9 x 1014 HZ
Bei Schallwelle wird die Tonhöhe durch die Frequenz bestimmt.

Lichtquellen:

Selbstleuchter/ Lichtquellen = erzeugen selber Licht
Nichtselbstleuchter = sind sichtbar, wenn sie Licht reflektieren, erzeugen selber kein Licht.
Lichtquellen unterteilt in Temperaturstrahler/ Kaltlichtstrahler
Werden unterteilt in:
- natürliche Lichtquellen à Leuchten selber ohne menschliche Hilfe
- künstliche Lichtquellen à werden vom Menschen hergestellt/ zum Leuchten gebracht.

Natürliche Kaltlichtstrahler:

Leuchten durch Gasentladung oder indem sie Bioenergie zu Licht umwandeln.
- Leuchtkäfer (Bioenergie)
- Tiefseefisch (Bioenergie)
- Polarlicht (Gasentladung)
- Kometenschweif (Gasentladung)

Entstehung kurz/langwelliges Licht:

Viel Energie à hohe Frequenz
- à kurzwelliges Licht è Violett
- à langwelliges Licht è rot
Einzelne Lichtquellen sind monochromatisch
Mehrere monochromatische Lichtquellen gemischt werden zu polychromatischem Licht.

Periode T:

Länge vollständiger Sinusschwingung von der Frequenz abhängig.
Je grösser die Frequenz desto grösser die Periode.

Natürliche Temperaturstrahler:

Glühender zustand sendet Licht aus.
Sonne, Sterne, Blitz, Vulkanlava.
Nichtselbstleuchter kann zu Selbstleuchter werden à Waldbrand nach Blitzeinschlag, Meteor.

Voraussetzung von Interferenz:

Zusammenfassung Interferenz:

Lässt sich mit Wellencharakter von Licht erklären.
Tritt nur bei kohärenten Lichtwellen auf.
- Licht teilen und anschliessend Teilwellen zusammenfügt.

Korpuskel:

Lichtteilchen ist für optische Effekte zuständig, die nicht mit elektromagnetischen Wellencharakter erklärt werden kann.
Mit Teilchentheorie werden folgende optische Effekte erklärt:
- Lichtemission
- Geradlinige Lichtausbreitung
- Absorption
- Reflexion
- Fotoeffekt (Lichtelektrischer Effekt)
- à dringen Lichtteilchen in Atomhülle von Metall, wird durch die «Aufprallenergie» der Elektronen vom Atom gelöst. à Belichtungsmesser in Kamera.
- Compton-Effekt:
- à Prallt Photon auf Elektron ab, kann Teil der Energie auf Elektron übertragen werden. Photon wird abgelenkt à verliert Teil von Energie. à grössere Wellenlänge. Elektron macht Quantensprung à sendet langwellige Welle aus. à kurzwellige Strahlung in langwellige Strahlung
- Bsp. Leuchtstoffröhre

Voraussetzung von Interferenz:

Elektromagnetisches Spektrum (zuordnen von Farben, UV, IR):

Lichtwellen sind im sichtbaren Teil vom elektromagnetischen Spektrum.
- à Licht ist ein kleiner Teil aus gesamtem elektromagnetischem Spektrum
Beginnt in langwelligem, energiearmem Bereich mit Wechselströmen mit Frequenz ab 10 Hz, danach Telefonwellen, Radio/ TV- Wellen, Radarwellen, IR-Wellen, Lichtwellen, UV- Wellen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlung (Radioaktiv)

Dualismus vom Licht:

Licht besteht aus 2 Teilen
Elektromagnetischen Wellen
Korpuskel à Photon/ Lichtquant

Voraussetzung von Interferenz:

Interferenz der Abschwächung (destruktive Interferenz):

Tritt auf, wenn:
- Wellenberg auf Wellental
- Wenn beide Wellen um /2 phasenverschoben und unterschiedlich gross sind.
  - In diesem Fall subtrahieren beide Amplituden zu resultierender Welle.

Voraussetzung von Interferenz:

Interferenz der Verstärkung (Konstruktive Interferenz):

Triff auf, wenn:
- Verlauf in gleicher Phase ist.
- Wellenberg auf Wellenberg und Wellental auf Wellental trifft.
- In diesem Fall addieren sich beide Amplituden zu resultierender Welle.

indringtiefe der Energie:

Mittlere UV-B

von 315 – 280nm
- --> Absorption durch Augenlinse/ Hornhaut
- --> kann zu Bindehaut, Hornhautentzündung, Schneeblindheit, Lidschlusskampf, Bindehautwucherung führen. à Pterygium durch UV-Strahlung

Phosphorenz:

Lichtaussendung während Energiezufuhr & danach (Nachleuchten)
Teil Elektronen verharren gewisse Zeit auf höherem Niveau.
Temperatur abhängig à tiefe Temperatur à Lichtabstrahldauer verlängert.
- à genügend tiefe Temperatur wird Vorgang eingefroren. Elektronen springen bei Erwärmung zurück.
Kurzwellige Strahlung wird in langwelliges Licht umgewandelt.
Nachleuchten ist intensiver (heller), wenn mit kurzwelliger Strahlung (ultraviolett (UV)) belichtet.
Bsp. Leuchtziffern.

Theorie erklären (Dualismus aus Wellen/ Korpuskular)

Elektromagnetische Wellen:

Lichtwelle besteht aus 1^er elektrisch und 1^er magnetische Teilwelle.
Teilwelle schwingen senkrecht zueinander.
Mit Wellentheorie lassen sich optische Effekte erklären:
- Allseitige Lichtausbreitung
- Lichtbrechung
- Interferenz (Überlagerung der Lichtwellen)
- Beugung (Licht breitet sich in alle Richtungen aus)
- Polarisation (alle Lichtwellen schwingen in eine Richtung)
- Reflexion
- Dispersion
- Spektralfarben

Voraussetzung von Interferenz:

Interferenz der Auslöschung (Spezialfall von destruktiver Interferenz):

Tritt auf, wenn:
- Wellenberg auf Wellental
- Wenn beide Wellen um /2 Phasenverschoben und gleichgross sind.
  - In diesem Fall subtrahieren beide Amplituden zu resultierender Welle mit Amplituden null.

Übergang vor Licht in anderes Medium:

Wenn Lichtstrahl in dünneres Medium à schneller
- à Wellenlänge grösser und wird von Lot weggebrochen.
Wenn Licht in dichteres Medium à verlangsamt und bricht zum Lot.

Voraussetzung von Interferenz:

Gangunterschied:

Differenz von optischen Weglängen die zwei Wellenzüge haben nach Trennung bis zusammentreffen.
Phasendifferenz à oft als Phasenverschiebung bezeichnet.

Nichtselbstleuchter:

Dunkle Körper
Reflektieren auftretendes Licht
Farbige Nichtselbstleuchter reflektieren bevorzugt Licht von Eigenfarbe.
Licht von Komplementärfarbe bevorzugt absorbiert.
Energie von absorbiertem Licht wird meistens in Wärme umgewandelt.
Bsp. Roter Körper reflektieren vor allem rotes Licht und absorbiert vor allem Cyanfarbiges Licht.
Können nur wahrgenommen werden, wenn sie angestrahlt werden.

Voraussetzung von Interferenz:

Interferenz ausserhalb der Optik:

Flügel von Insekten
Schuppen von Schmetterlingsflügel
Dünne Ölschicht auf Wasser
Spezialfarben auf Autos
Farben CD, DVD
Haut Seifenblasen

Künstliche Kaltlichtstrahler:

Wird direkt in Licht umgewandelt
- Leuchtstoffröhre
- Energiesparlampen
- Led; Leuchtdioden
- Laser

Voraussetzung von Interferenz:

Kohärente Lichtwellen:

Breiten sich in gleiche Richtungen aus.
Von einem Punkt/ Atom von Lichtquelle ausgesendet.
Gleiche Frequenz= gleiche Vakuumlänge.
Haben gleichbleibende Phasenverschiebung.
Durchdringen sich.
Gleiche Schwingungsebene.
Werden zeitgleich ausgesendet.

Bezeichnungen:

Wellenlänge:

Messung Distanz zweier Punkte bei gleicher Schwingungsphase (gleiche Höhe, stärke, Vorzeichen)
Wenn nichts angegeben ist in Vakuum.
In optisches dichteres Medium wird Wellenlänge verkleinert

Eindringtiefe der Energie:

Kurzwelliges UV-C

280 - 100nm
- --> bei durchdringen in Atmosphäre vollständig absorbiert.

Lumieszenzstrahler, Kaltlichtstrahler:

Zugeführte Energie wird direkt in Licht umgewandelt à kein Wärmeverlust
Kleiner Energieverlust à eklektischer Strom von Kraftwerk zu Energiesparlampe.
Erzeugen meist UV-Strahlung und kurzwelliges blaues Licht.

Fluoreszenz:

Lichtausbreitung während Energiezufuhr
Stoppt Energiezufuhr, fällt Intensität sofort ab.
Fluoreszenz ist abhängig von Temperatur.
Kurzwellige Strahlung wird in langwelliges Licht umgewandelt.
Elektronensprünge finden in Teilsprüngen statt.
- Bsp. Getränke in Disco.

Lichtgeschwindigkeit c:

Alle elektromagnetischen Wellen bewegen sich 300'000 km/s.
In durchsichtiges Medium grösseren Brechungsindex als Vakuum Licht abgebremst. Abbremsung von Frequenz abhängig. Hochfrequentes stärkerer abgebremst als niederfrequentes Licht.

Temperaturstrahler:

Zugeführte Energie wird in Wärme umgewandelt.
Wärme bringt Lichtquelle zum Leuchten.
Zugeführte Energie
- Elektrische Energie
- Chemische Energie
- Kernenergie
- Reibungsenergie
Grösster Teil der Energie wird in Wärme, kleiner Rest in Licht umgewandelt. à enorme Wärmeverluste.

Voraussetzung von Interferenz:

Anwendung Interferenz:

Brechzahlbestimmung mit Interferenzrefraktometer.
Als Laser
Entspiegeln, Verspielen von optischen Oberflächen à Bsp. Gläser
Prüfen polierter Oberfläche
- Instrumentenoptiker legt hergestellte Glas auf Referenzfläche à kann Genauigkeit auf duzend nm beurteilen.
Für Hologramme
Distanzbestimmung mit Interferometer.
Interferenzfilter à Filter mit engem Durchlassbereich à fast monochromatisches Licht
In Phasenkontrastmikroskope à Kontraststeigerung

Voraussetzung von Interferenz:

Kohärenz:

Kohärente Wellenzüge nur wenn man Licht mit Brechung, Beugung, Reflexion aufteilt und anschliessend Teilwellen zusammengeführt.

Flashcard Info

Mündlichblatt Nr. 9