der schwingende dipol (hertzscher dipol ... i/ii für studierende der biologie und zahnmedizin caren...

Experimentalphysik I/II für Studierende der Biologie und Zahnmedizin Caren Hagner V6 17.01.2007

1

Der schwingende Dipol (Hertzscher Dipol):

Dipolachse


2Ablösung der elektromagnetischen Wellen vom Dipol

Dipolachse

KEINE Abstrahlung in Richtung der DipolachseMaximale Abstrahlung senkrecht zur Dipolachse


3Entstehung elektromagnetischer Wellen:

veränderliches E-Feld

erzeugt -> veränderliches B-Feld

erzeugt -> veränderliches E-Feld-> usw.

em-Strahlung entsteht immer, wenn Ladungen beschleunigt werden

Ladungen:schwingenrauf und runter


4

Ruhende Ladung: E-Feld

Bewegte Ladung (konstante Geschwindigkeit): + B-Feld

Beschleunigte Ladung: + em-Wellen

Ursache von E-Feld, B-Feld, em-Wellen:


5

Elektromagnetische Wellen:

em Wave Appletem Wave Applet


6Die Lichtgeschwindigkeit

Einstein (spezielle Relativitätstheorie):Es gibt keine größere Geschwindigkeitals die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

Einstein (spezielle Relativitätstheorie):Es gibt keine größere Geschwindigkeitals die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

(daraus ergibt sichz.B. Zeitdilatation, E = mc2 )

Im Vakuum: In Materie:


7

Sichtbares Licht: 400nm < λ < 700nm


9

Geometrische Optik:Beschäftigt sich mit dem Verhalten von Lichtstrahlen (= ideal schmales Lichtbündel)

Wellenoptik:Erklärt Effekte, die durch die Wellennatur des Lichtes entstehen und sich mit dem einfachen Bild von Lichtstrahlen nicht erklären lassen (Interferenz, Beugung, etc.)


10

Interferenz:

Interferenz zweier Wellen (Applet) Wellenwanne (Applet)


11Polarisation von elektromagnetische Wellen:

Polarisationsrichtung


12

VertikalpolarisierteWelle

Einfallendesunpolarisiertes Licht

Polarisator (Schema)Analysator (Schema)

Erzeugung von linearer Polarisation mit einem Polarisationsfilter


13

Zirkulare Polarisation:


14

Beugung von Wasserwellen an einem engen Spalt

Beugung:Tritt auf wenn Wellen (jeder Art: auch Schallwellen oder Wasserwellen),auf einen Spalt oder ein Hindernis treffen, das in der Größenordnung der Wellenlänge(oder kleiner) liegt.

Spaltbreite

Wellenlänge

Beugung von Wasserwellen an einer Kante

Breiter Spalt

Hindernis


15

Beugung am Spalt:

Breiter Spalt:Welle wird auch in den

Schattenbereich gebeugt

Schmaler Spalt:Kugelwelle

Breite = wenige Vielfache von λEs treten deutliche

Maxima und Minima auf


16

Erklärung der Beugung:

Lichstrahlen

Wellenfronten

Huygensches Prinzip (Huygens-Fresnelsches Prinzip):Jeder Punkt einer Welle ist Ausgangspunkt einer kugelförmigen Elementarwelle

Wellenfront


17Beugung am Einfachspalt (Breite d):

Schirm

α1

α1

Spalt

Minimum1. Ordnung

Minimum2. Ordnung

Minimum1. Ordnung

Minimum2. Ordnung

dλα =1sin Maximum

0. Ordnung

d


18

22 sin λα md =

Beugung am Einfachspalt (Breite d):

Schirm

d/2α

Parallele Lichtstrahlentreffen sich in einemPunkt (Schirm im ∞ !)

·

s

Spalt

Minimum1. Ordnung

Minimum2. Ordnung

Minimum1. Ordnung

Minimum2. Ordnung

Bei welchen Winkeln liegen die Minima?

αsin2ds =Gangunterschied s:

Minimum, wenn: ,...3,2,12 =⋅= mms λ

,...3,2,1sin min =⋅=⋅ mmd λα

Maximum0. Ordnung


19Beugung am Einfachspalt: Verschiedene Spaltbreiten

,...3,2,1sin min =⋅= mm dλα


20Beugung am Einfachspalt: Verschiedene Wellenlängen (Farben)

grün (λ ≈ 500nm)

rot (λ ≈ 700nm)

,...3,2,1sin min =⋅= mm dλα

größere Wellenlängen werden stärker gebeugt als kleine


21Beugung am Gitter (Gitterabstand d):

d·

s

α

·

·

·

·

Bedingung für Maxima:

Gangunterschied s: ,...2,1,0=⋅= mms λαsin⋅= dsmit

,...2,1,0sin max =⋅=⋅ mmd λα

Je mehr Spaltebeleuchtet werden,desto höher und schärfer die Maxima

der schwingende dipol (hertzscher dipol ... i/ii für studierende der biologie und zahnmedizin caren...

Documents