Geometrische Optik

(Siehe Hecht, Optik [Hec, pp. 231]) (Siehe Tipler, Physik [TM04, pp. 1023]) (Siehe Tipler, Physik [TM04, pp. 1059]) (Siehe Pérez, Optik [Pér96, pp. 7])

Licht besteht, je nach Experiment, das durchgeführt wird, aus Wellen oder aus Teilchen. Der Teilchencharakter ist zuerst durch Isaac Newton propagiert worden. Newton konnte damit die Brechungsgesetze erklären, musste dazu aber annehmen, dass das Licht sich im optisch dichteren Medium schneller als im Vakuum ausbreitet. Die Experimente von Thomas Young zur Wellennatur des Lichtes sowie die Theorie von Augustin Fresnel zeigten, dass alle klassischen optischen Experimente durch die Wellentheorie erklärt werden können. Insbesondere konnte die Brechung erklärt werden durch die geringere Lichtgeschwindigkeit im optisch dichteren Medium. Die Entdeckung des photoelektrischen Effektes und ihre Erklärung durch Albert Einstein führte zur quantenmechanischen Theorie des Lichtes, in der Licht sowohl Wellen- wie auch Teilchencharakter hat.

Licht ist aus der modernen Forschung nicht mehr wegzudenken, wie die folgenden Beispiele zeigen:

Links sehen sie ein konfokales Ramanmikroskop aus dem Institut für Experimentelle Physik, rechts ein Fluoreszenz-Laserscanningmikroskop, wie es im Institut für Biophysik steht.

Links sehen sie einen frequenzverdoppelten NdYAG-Laser aus dem Institut für Experimentelle Physik, rechts ein Kontaktwinkelmessgerät aus dem Institut für Experimentelle Physik.

Links sehen Sie einen Prototypen des AlphaSNOM, rechts das von Herrn Maghelli gebaute Rasterkraftmikroskop, beide aus dem Institut für Experimentelle Physik

Links sehen Sie einige Laser aus dem Optiklabor dem Institut für Experimentelle Physik, rechts ein Rasterkraftmikroskop aus dem Institut für Experimentelle Physik

Die geometrische Optik, das Thema dieses Kapitels, befasst sich mit den Experimenten, bei denen die Wellennatur des Lichtes vernachlässigt werden kann, bei denen man also von Lichtstrahlen reden kann.