Vom Objekt zum Bild

1. Vom Objekt zum Bild • Wellen- und Strahlenoptik

2. Inhalt Zwei Schritte vom Objekt zum Bild: • Wechselwirkung eines Objekts mit auftreffenden Wellen Beispiele: • Ein punktförmiges Streuzentrum • Zwei punktförmige Streuzentren in unterschiedlichem Abstand • Auswahl der vom Objekt ausgehenden Wellen • Zusammenführung der ausgewählten Wellen „Wellen-optik“ „Theorie der Auflösung“ „Strahlen-optik“

3. Ein Regentag am Teich Interferenzen von Wellen im Wasser

4. Überraschung am Regentag Beachtet die Phasen! Wie das ?

5. Entstehung einer von einem Punkt ausgehenden Welle Voraussetzung: Kohärente Antwort des Objekts auf die einfallende Strahlung

6. Beispiel für inkohärente Strahlung: Fluoreszenz-Strahlung beim Photoeffekt Photon ionisiert ein Atom Die Lücke wird unter Emission von Fluoreszenz-Strahlung aufgefüllt Ionisation und Emission sind in jedem Atom um eine Zufalls-Zeit, die „Mittlere Lebensdauer“ des angeregten Zustands, verschoben

7. Versuch • Anregung eines Streuzentrums in der Wasserwanne • Umlenkung der divergenten zu konvergenten Wellen • mit Hilfe der Reflektion an der Wand des Gefäßes • Das Bild des Streuzentrumsentsteht bei Überlagerung der reflektierten Wellen

8. Von zwei Punkten ausgehende Wellen

9. Abstand der Punkte klein gegenüber dem Abstand zwischen zwei Wellenbergen

10. Abstand der Punkte klein gegenüber dem Abstand zwischen zwei Wellenbergen

11. Abstand der Punkte wenig kleiner als der Abstand zwischen zwei Wellebergen

12. 90 120 60 150 30 180 0 210 330 240 300 270 Abstand der Punkte etwa gleich dem Abstand zwischen zwei Wellenbergen

13. 90 120 60 150 30 180 0 210 330 240 300 270 Abstand der Punkte etwa doppelt so groß wie der Abstand zwischen zwei Wellenbergen

14. 90 120 60 150 30 180 0 210 330 240 300 270 Abstände der Punkte noch größer

15. Abstände der Punkte etwa das 10-fache des Abstands zwischen den Wellenbergen

16. Abstand der Streuzentren und Beugungsbild

17. 90 120 60 150 30 180 0 210 330 240 300 270 Interferenzmuster von zwei Punkten Zwei Punkte

18. Schritte zur Erzeugung eines Interferenzmusters in einem Empfänger, z. B. der Leinwand Zwei Punkte Leinwand

19. „Film-Umkehr“ beim Muster von zwei Punkten auf einer Leinwand Interferenzmuster nach Filmumkehr bei Überlagerung aller Wellen Filmumkehr: Das wäre ein Weg zum Bild! Zwei Punkte Leinwand

20. Anstelle der „Film-Umkehr“: 1. Man nehme mindestens zwei Wellen Leinwand mit Kreis Ausschnitt Zwei Punkte

21. 2. Ändere ihre Richtung Leinwand mit Kreis Ausschnitt Zwei Punkte

22. 3. Und führe sie zusammen Leinwand mit Kreis Ausschnitt Zwei Punkte

23. 4. Die Überlagerung zeigt ein Bild der Abstände zwischen den Punkten Leinwand mit Kreis Ausschnitt Leinwand für das Bild Zwei Punkte

24. Konstruktion der Abbildung von zwei Punkten mit fünf Wellen Q: Was muss alles „stimmen“, damit das Bild erscheint? A: Intensität, Richtung und Phase der einzelnen Wellen

25. Da Capo

26. Die Phase der dritten Welle Tal der Welle aus dem Vordergrund trifft auf Berg der Welle von links Die Phasen der Wellen definieren das Bild

27. Zwei Schritte vom Objekt zum Bild • Zur Abbildung der Punkte tragen zwei voneinander unabhängige Vorgänge bei: • Aufbau eines „Musters“ mit auseinander laufenden Wellen • Thema der „Wellenoptik“ • Bei Zusammenführung einiger dieser Wellen erscheint das Bild • Thema der „Strahlenoptik“

28. Von zwei Punkten zum Bild Leinwand für das Bild Leinwand mit Kreis Ausschnitt Zwei Punkte

29. Wie erzeugt man aus divergenten- konvergente Wellen? 1. Eine Kreisblende wähle zwei Wellen aus 2. Eine Linse wandelt die Wellen von divergent zu konvergent Leinwand Zwei Punkte

30. Das alles macht das Auge „automatisch“ Leinwand Zwei Punkte

31. Das Auge

32. Zusammenfassung Bei kohärenter Anregung eines Objekts bilden die divergenten, auslaufenden Wellen ein Interferenzmuster Das Interferenzmuster trägt die Information in den „unendlichen“ Raum -robuster Teil der Abbildung, nur durch Absorption vermeidbar- Zur Abbildung führt die Überlagerung der vom Objekt auslaufenden Wellen • Mehrere Wellen sind zu erfassen (Apertur) • Divergente werden zu konvergenten Wellen umgelenkt (Linse) • Die Abbildungsebene muss am richtigenOrt stehen (Fokussierung) - empfindlicher Teil der Abbildung - „Wellen-optik“ „Theorie der Auflösung“ „Strahlen-optik“

33. finis Fotografie aus Time Magazine: Cactus Ferroguinus Pygmae Owl Wichtig ist aber auch, dass einer guckt