Download Optische Sensorik: Lasertechnik, Experimente, Light Barriers by Martin Löffler-Mang PDF

By Martin Löffler-Mang

Dieses Lehrbuch behandelt Grundlagen, wichtige Einzelelemente und Systeme der optischen Sensorik und Messtechnik. So werden im ersten Teil die Ausbreitung von Gauß-Strahlen, der Photoeffekt, elektromagnetische Wellen und Abbildungsfehler behandelt. Im zweiten Teil werden die wesentlichen Bausteine optischer Sensorik vorgestellt, wie z. B. LED, Laser, Photodiode und Lichtwellenleiter. Im dritten Teil schließlich werden komplexe Systeme in ihrer Funktion und mit Anwendungsbeispielen beschrieben (u. a. Lichtschranken, Fasersensoren, Strömungsmesstechnik, Partikelmesstechnik, Teleskope). Errata: Unter OnlinePLUS finden Sie zwei Bildkorrekturen.

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Der allgemeine Fall der Beugung mit Lichtquelle und Schirm in beliebiger Entfernung zum beugenden Objekt wird Fresnel-Beugung genannt. 6 Beugung und Interferenz 49 Schiebt man Lichtquelle und Schirm jeweils ins Unendliche (oder zumindest weit weg), dann hat man den wichtigen Spezialfall der Fraunhofer-Beugung. In diesem Fall erfolgt die Beleuchtung nicht mehr durch Kugelwellen, sondern durch ebene Wellen und auch die interferierenden Wellen können als eben betrachtet werden. Da man einen experimentellen Aufbau nicht bis ins Unendliche ausdehnen kann, ist die beste Lösung die Verwendung von Linsen im Strahlengang.

Zwei Linsen mit unterschiedlichen Brennweiten und einem gemeinsamen Fokuspunkt (für den geometrischen Strahlengang siehe Bild 3-4) liefern eine Strahlaufweitung von D/d = f2/f1. Bild 3-4 Strahlaufweitung mit Kepler-Fernrohr, geometrische Optik 3 Gauß-Strahlen 31 Wählen wir die gleiche Anordnung auch für den Gauß-Strahl, dann ergibt sich der prinzipielle Strahlverlauf von Bild 3-5. Wie bei der Fokussierung folgt auch bei der Aufweitung mit einigen Schritten aus der allgemeinen Abbildungsgleichung die Gleichung für die neue aufgeweitete Strahltaille 2w02c: c w02 w01 f2 f1 a  f 1 2  z R2 z R2 (3-10) Setzen wir nun für den Abstand a der Strahltaille 2w01 vor der ersten Linse genau die Brennweite f1 dieser Linse ein, dann ergibt sich wie bei der geometrischer Optik: c w02 w01 f2 f1 (3-11) wobei die Divergenz des Strahles abnimmt durch die Aufweitung: T2 Bild 3-5 T1 f1 f2 Strahlaufweitung mit Kepler-Fernrohr für gaußförmige Strahlen (3-12) 32 Teil I: Grundlagen 4 Termschema und Energiebänder Als Quelle von elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Bereich haben wir im 2.

G G E und B Felder sind eigentlich keine unabhängigen Phänomene, sondern zwei Aspekte des einen physikalischen Phänomens der elektromagnetischen Welle. Diese Welle bewegt sich G G unabhängig von der ursprünglichen Ladung und erneuert sich wechselseitig (durch E und B ) in einem quasi endlosen Zyklus, sie hält sich damit selbst am Leben. Dieser Prozess ist äußerst effektiv und kann im Vakuum über Jahrmillionen fortgesetzt werden. Bild 2-6 zeigt unsere Nachbargalaxie Andromeda (M 31); die elektromagnetischen Wellen, die wir in einer klaren Nacht mit bloßem Auge als Lichtfleck am Himmel sehen können, waren über 2 Millionen Jahre unterwegs, bis sie uns erreicht haben!

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