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Klausur: Montag, 11.02. 2008 um 13 – 15 Uhr (90 min) Willstätter-HS Buchner-HS Nachklausur: Freitag, 18.04. 2008 von 14:30 bis 16:30 Uhr Willstätter-HS http://www.physik.lmu.de/lehre/vorlesungen/wise_07_08/pph/ Web-Seite zur Vorlesung : für Pharmazeuten und Biologen (PPh) Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik Einführung in die Physik

Einführung in die Physik · Vorlesung Physik für Pharmazeuten und Biologen PPh - 13 Optik Brechungsindex und Lichtgeschwindigkeit Lichterzeugung Photoeffekt Huygensche Prinzip

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Klausur: Montag, 11.02. 2008 um 13 – 15 Uhr (90 min)Willstätter-HSBuchner-HS

Nachklausur: Freitag, 18.04. 2008 von 14:30 bis 16:30 UhrWillstätter-HS

http://www.physik.lmu.de/lehre/vorlesungen/wise_07_08/pph/Web-Seite zur Vorlesung :

für Pharmazeuten und Biologen (PPh)Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik

Einführung in die Physik

Vorlesung Physik für Pharmazeuten und Biologen

PPh - 13Optik

Brechungsindex und LichtgeschwindigkeitLichterzeugungPhotoeffektHuygensche Prinzip

Lichtgeschwingigkeit und Brechungsindex

( )txEE ⋅−= νπλπ 22sin0

vv

ν: Frequenzλ: Wellenlängec: Lichtgeschw.

νλ ⋅=0c

Definition Brechungsindex:

ncc 0=

n0λλ =

In der Regel gilt n>1 und man spricht von einem „optisch dichteren Medium“

Spektrum elektromagnetischer Wellen:

Erzeugung von (sichtbarem) Licht

Lichterzeugung durch Energie-Übergänge: das Linienspektrum von Wasserstoff

16,364 2

2

−⋅=n

nnmλ Balmerserie n=1,2,3...

ν⋅= hEphoton

Termschema

Deutung der Linien (Bohrsches Atommodel)Energieunterschied wird beim Relaxieren("Elektron springt") in ein Photon (Lichtquant)umgesetzt

Absorbtion von Licht: Photoeffekt:

Lichterzeugung durch Wärmestrahlung- Plancksches Strahlungsgesetz:

P = A ⋅σ ⋅T 4

σ = 5,67 ⋅10−8 Wm2 K4

σ: Stefan-Boltzmann Konstante

Beschleuniger für Röntgenlicht

Synchrotonstrahlung bei starken Magnetfeldern

Huygensche Prinzip

Huygens-Fresnel'sches Prinzip

Jeder von einer Welle erregte Punkt wird selbst zum Ausgangspunkt einer neuen Kreis-/Kugelwelle.

Optische Brechung

Optik - Brechung und Totalreflexion:

Versuch Totalreflexion

Wellenlängenabhängige Brechung (Dispersion)

n

Wellenlänge

Normale Dispersion:

Blaues Licht (kürzere Wellenlänge) wird stärker gebrochen als rotes Licht (lange Wellenlänge)

Versuch : Brechung am Prisma

Linsenoptik

Brechung an gekrümmten Flächen: Linsen

Abbildung mit Linsen :

Abbildung mit (Sammel)Linsen :

Versuch Linsen

Brechung an gekrümmten Flächen: Linsen

Fehlsichtigkeit und ihre Korrektur mit Brillengläsern:

Vergrößerung

Anwendung: Lupe (virtuelles Bild)

fsVLupe

0=Vergrößerung : V = Sehwinkel mit Instr.Sehwinkel ohne Instr. 0ε

ε I=

00 s

G=ε f

GL =εSehwinkel mit LupeSehwinkel ohne Instr.

Anwendungen: Mikroskop

Der Begriff Vergrößerung wird oft falsch verwendet!

Macht die Angabe 400x Sinn?Rote Blutkörperchen haben einen Durchmesser von ca. 10 µm.

Abbildungsmaßstab angeben !

Optische AktivitätViele organische Substanzen (z.B. Zucker, Stärke, Weinsäure etc.) drehen die Polarisationsebene von linear polarisierten Licht. drehen. (Pasteur,1843)

Der Drehwinkel, α, bei Durchgang durch eine Schichtdicke, l, ist gegeben durch:

lcS ⋅⋅=αα αs: spezifischer Drehwinkelc: Konzentration, l: Probenlänge

Biologische Relevanz von Stereoisomerie

Links- und rechtsdrehende Aminosäuren

Enantiomere: Moleküle die sich zueinander wie Spiegelbilder verhalten

Wirkung von Thalidomid (Contergan)

Interferenz und Auflösung

Interferenz (überlagerung von Wellen von verschiedenen Orten)

Interferenzen gleicher Neigung Interferenzen gleicher Dicke

nf

( ) ff nmd /cos2 λϑ ⋅=

Bedingung für konstruktive Interferenz

Newton'sche Ringe

ϕD

Dλϕ ⋅= 22,1min

Beugung an einer kreisrunden Öffnung

Lage des ersten Beugungsminimums

Auflösungsbegrenzung durch Beugung:

Für zwei selbstleuchtende Objekte ist der kleinste auflösbare Abstand ∆x :

αλ

sin61.0

min ⋅⋅

=∆n

x

Wobei λ die Wellenlänge undn sinα die numerische Apertur ist.(α: Öffnungswinkel der Linse)