Ein Blick ins Licht: Einblicke in die Natur des Lichts und des Sehens, in Farbe und Fotografie

by David S. Falk, Rudolf Kippenhahn (Foreword by), Anita Ehlers (Translator), Dieter R. Brill, David G. Stork

Overview

Erst wurde es dunkel. Schwarz stand Es ist schon etwas Merkwiirdiges Doch Licht ist nicht nur ein Hilfs- dann die Scheibe des Mondes vor der mit unseren Augen. Wir denken nicht mittel zum Sehen. Die elektromagne- Sonne. An der Seite ragten Pro tube- oft dariiber nach, was es mit dem tische Strahlung ist ein wichtiger Be- ranzen in die silbrig leuchtende Koro- Licht auf sich hat, das uns durch das standteil der Welt. Licht entsteht in na, himbeerfarben, kitschig rosa. Ich Leben fiihrt. Die Augen zeigen uns Atomen und wird in Atomen wieder sehe das Bild noch heute vor meinen nur ein oberfliichliches Bild von ihm. gefangen. An ihm hat der Mensch zu- Augen. Ebenso unvergeBlich wie diese Wer zwei Polarisationsfilter in die erst gelernt, daB die Welt von Quan- totale Sonnenfinsternis sind mir die Hand bekommt, merkt, wieviel mehr tengesetzen regiert wird. Es kann sich Tierbilder, die ich Jahre danach in den im Licht steckt. Wer eine Haushalts- in Materieteilchen verwandeln, und es Hohlen von Altamira im Fackellicht folie hinzunimmt, wundert sich iiber entsteht, wenn sich Materie und Anti- sah, vor 20000 Jahren von einem die Farbenpracht, die in den farblosen materie begegnen. Kiinstler an die Felswand gezeichnet. Filtern und Folien steckt. Die mo- Wenn der Mond die Sonne verfin- Wieder war es ein optischer Eindruck, derne Optik mit Lasern und Holo- stert, treten Protuberanzen und Koro- von dem ich so ergriffen wurde, daB er grammen gar eroffnet eine noch wun- na hervor.

Product Details

ISBN-13:	9783540521464
Publisher:	Springer Berlin Heidelberg
Publication date:	11/30/1990
Edition description:	1990
Pages:	470
Product dimensions:	8.27(w) x 10.98(h) x 0.04(d)
Language:	German

Table of Contents

1 Die Haupteigenschaften des Lichts.- 1.1 Was ist Licht?.- 1.1.1 Welchen Weg nimmt das Licht?.- 1.1.2 Die Lichtgeschwindigkeit.- 1.1.3 Was trägt das Licht durch den Raum?.- 1.1.4 Was wird durch den Raum getragen?.- 1.2 Wellen und ihre Eigenschaften.- 1.2.1 Elektromagnetische Wellen.- 1.2.2 Resonanz.- 1.3 Quantitative Beschreibung periodischer Wellen.- 1.3.1 Wellenlänge, Frequenz und Geschwindigkeit.- 1.3.2 Weitere Kennzeichen einer Welle.- 1.3.3 Die sichtbaren Eigenschaften der Lichtwellen.- 1.4 Elektromagnetische Strahlung.- 1.4.1 Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung.- 1.4.2 Wie elektromagnetische Strahlung erzeugt werden kann.- 1.4.3 Lichtquellen.- 1.4.4 Sichtbare elektromagnetische Strahlung.- 1.5 Zusammenfassung.- Aufgaben.- Im Brennpunkt: Leben, Licht und die Atmosphäre.- 2 Grundlagen der geometrischen Optik.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Schatten.- 2.2.1 Finsternisse.- 2.2.2 Die Lochkamera.- 2.3 Reflexion.- 2.3.1 Radar.- 2.3.2 Metalle.- 2.3.3 Die Ionosphäre.- 2.3.4 Spiegel.- 2.3.5 Teildurchlässige Spiegel.- 2.4 Spiegelung bei schrägem Lichteinfall.- 2.4.1 Untersonnen und Lichtsäulen.- 2.4.2 Diffuse Spiegelung.- 2.4.3 Mehrfachspiegelungen.- 2.5 Brechung.- 2.5.1 Totalreflexion.- 2.5.2 Faseroptik.- 2.5.3 Luftspiegelungen und atmosphärische Verzerrungen.- 2.6 Dispersion.- 2.6.1 Diamanten.- 2.6.2 Regenbogen.- 2.6.3 Nebensonnen, 22°-Halos und Ähnliches.- 2.7 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 3 Spiegel und Linsen.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Virtuelle Bilder.- 3.2.1 Die Lage des Bildes.- 3.2.2 Kaleidoskope.- 3.3 Sphärische Spiegel.- 3.3.1 Konvexspiegel.- 3.3.2 Die Bildkonstruktion.- 3.3.3 Zerrbilder in konvexen Spiegeln und anamorphotische Kunst.- 3.3.4 Konkavspiegel.- 3.4 Sphärische Linsen.- 3.4.1 Sammel- und Zerstreuungslinsen.- 3.4.2 Tauheiligenscheine und andere Retroflektoren.- 3.4.3 Bildkonstruktion bei dünnen Linsen.- 3.4.4 Fresnel-Linsen.- 3.4.5 Linsensysteme.- 3.5 Bildfehler.- 3.5.1 Chromatische Aberration.- 3.5.2 Sphärische Aberration bei Linsen.- 3.5.3 Sphärische Aberration bei Spiegeln.- 3.5.4 Achsenferne Bildfehler.- 3.6 Zusammenfassung.- Aufgaben.- Im Brennpunkt: Sonnenenergie.- 4 Kamera und Fotografie.- 4.1 Einleitung.- 4.1.1 Die Hauptbestandteile der Kamera.- 4.2 Die Scharfeinstellung.- 4.2.1 Bildtiefe und Schärfentiefe.- 4.2.2 Die Mattscheibenkamera.- 4.2.3 Die einäugige Spiegelreflexkamera.- 4.2.4 Der Entfernungsmesser.- 4.3 Die Brennweite und ihre Wirkung.- 4.3.1 Tele- und Weitwinkelobjektive.- 4.3.2 Perspektive.- 4.4 Objektive.- 4.4.1 Bildfehler bei Objektiven.- 4.4.2 Linsensysteme.- 4.4.3 Zoomobjektive.- 4.4.4 Konverter.- 4.5 Verschluß und Blende.- 4.5.1 Der Verschluß.- 4.5.2 Blenden.- 4.5.3 Die Folge der f-Zahlen.- 4.5.4 Zusammenhang zwischen f-Zahl und Bildqualität.- 4.6 Belichtung.- 4.7 Film.- 4.7.1 Grundlagen.- 4.7.2 Daguerreotypien.- 4.7.3 Moderne Filme.- 4.7.4 Chemische Entwicklung.- 4.7.5 Andere Entwicklungsverfahren.- 4.7.6 Filmempfindlichkeit: Schwärzungskurve.- 4.7.7 Filmempfindlichkeit, Kontrast und Belichtungsspielraum.- 4.8 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 5 Das menschliche Auge und sein Sehvermögen I: Wie das Bild erzeugt wird.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Auge und Kamera.- 5.2.1 Fokussieren und Akkommodieren.- 5.2.2 Bildfehler.- 5.2.3 Die Iris.- 5.3 Die Netzhaut.- 5.3.1 Zapfen und Stäbchen.- 5.3.2 Der Mechanismus der Lichtabsorption.- 5.3.3 Die Verarbeitungszeit.- 5.3.4 Lichtempfindlichkeit.- 5.4 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 6 Optische Instrumente.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Instrumente mit einer Linse.- 6.2.1 Brillen: sphärische Korrektur.- 6.2.2 Brillen mit zylindrischem Schliff.- 6.2.3 Kontaktlinsen.- 6.2.4 Die Lupe.- 6.3 Mikroskope.- 6.3.1 Dunkelfeld- und Immersionsmikroskopie.- 6.3.2 Rastermikroskope.- 6.4 Fernrohre und Teleskope.- 6.4.1 Das Keplersche oder astronomische Fernrohr.- 6.4.2 Das terrestrische oder Galileische oder holländische Fernrohr.- 6.4.3 Spiegelteleskope.- 6.4.4 Katadioptrische Teleskope.- 6.5 Schlierenfotografie.- 6.6 Das Gesichtsfeld.- 6.6.1 Die Feldlinse.- 6.6.2 Der Projektor.- 6.7 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 7 Das menschliche Auge und sein Sehvermögen II: Bildverarbeitung.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Der Gesichtssinn des Menschen — ein Überblick.- 7.3 Elementare Helligkeitswahrnehmung.- 7.3.1 Lichtstärke und Helligkeit.- 7.3.2 Helligkeitskonstanz.- 7.3.3 Das Weber-Fechnersche Gesetz.- 7.4 Netzhautverarbeitung I: Die laterale Hemmung.- 7.4.1 Der Mechanismus der Helligkeitskonstanz.- 7.4.2 Gleichzeitiger Helligkeitskontrast.- 7.4.3 Rezeptive Felder.- 7.4.4 Verarbeitung von Kanten.- 7.5 Netzhautverarbeitung II: Negative Nachbilder.- 7.6 Augenbewegungen und Bewegungsnachbilder.- 7.6.1 Netzhautstabilisierung.- 7.7 Zeitliche Reaktion.- 7.7.1 Positive Nachbilder.- 7.7.2 Stroboskope.- 7.8 Kanäle: Ortsfrequenz und Richtung.- 7.8.1 Die Kontrastempfindlichkeitsfunktion.- 7.8.2 Kanäle.- 7.9 Andere Kanäle.- 7.10 Maschinelles Sehen.- 7.10.1 Mustervergleich.- 7.10.2 Künstliche Kanäle.- 7.11 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 8 Räumliches Sehen und Tiefenwahrnehmung.- 8.1 Einleitung.- 8.2 Akkommodation.- 8.3 Konvergenz.- 8.4 Parallaxe.- 8.5 Binokulare Disparation.- 8.5.1 Das Stereoskop und ähnliche optische Geräte und Spielzeuge.- 8.5.2 Das Linsenraster.- 8.5.3 Das Pulfrich-Phänomen.- 8.6 Zwei- und Dreidimensionalität und die mehrdeutigen Hinweise auf Raumtiefe.- 8.6.1 Größe.- 8.6.2 Perspektive.- 8.6.3 Helligkeitsunterschiede (Schatten).- 8.6.4 Farbunterschiede.- 8.6.5 Schärfeschwankungen.- 8.6.6 Muster.- 8.6.7 Überlagerung und Überschneidung.- 8.6.8 Vorwissen.- 8.7 Zusammenfassung.- Aufgaben.- Im Brennpunkt: Röntgentomografie.- 9 Farbe.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Farbe, Wellenlängen und nichtspektrale Farben.- 9.3 Intensitätsverteilung und Farbklassifikation.- 9.4 Farbmischung durch Addition.- 9.4.1 Die einfachen Additionsregeln.- 9.4.2 Komplementärfarben.- 9.4.3 Die Farbmetrik.- 9.5 Möglichkeiten der additiven Farbmischung.- 9.5.1 Einfache Addition.- 9.5.2 Partitive Mischung.- 9.5.3 Andere Verfahren.- 9.6 Farbmischung durch Subtraktion.- 9.6.1 Die einfachen Subtraktionsgesetze.- 9.6.2 Subtraktive Mischgesetze für nicht ideale Filter und Farbstoffe.- 9.7 Abhängigkeit der subtraktiven Farbe von der Lichtquelle.- 9.7.1 Welche weiße Lichtquelle ist die beste?.- 9.8 Wasserfarben und Druckfarben.- 9.8.1 Rasterbilder.- 9.9 Pigmente, Farben und Gemälde.- 9.9.1 Einfache Regeln.- 9.9.2 Komplikationen.- 9.9.3 Beispiel: Abhängigkeit von der Pigmentgröße.- 9.9.4 Beispiel: Abhängigkeit von den Unterschieden zwischen den Brechzahlen.- 9.9.5 Mischungen mit schwarzem Pigment (Schattierungen).- 9.9.6 Beispiel: Mischungen mit weißem Pigment (Aufhellung).- 9.9.7 Beispiel: Abhängigkeit von der Oberflächenspiegelung.- 9.9.8 Schlußbemerkungen.- 9.10 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 10 Farbwahrnehmung.- 10.1 Einleitung.- 10.2 Die Dreifarbentheorie.- 10.2.1 Überlappung der Empfindlichkeitskurven.- 10.2.2 Spektrale Komplementärfarben.- 10.2.3 Farbtonunterscheidung.- 10.2.4 Mikrospektralfotometrie.- 10.3 Farbmischung und -paarung.- 10.4 Gegenfarben.- 10.4.1 Farbnamen.- 10.4.2 Farbtonausgleich.- 10.4.3 Nervenverbindungen.- 10.4.4 Die Farbtafel.- 10.5 Farbfehlsichtigkeit.- 10.5.1 Monochromasie.- 10.5.2 Dichromasie.- 10.5.3 Trichromasie.- 10.6 Räumliche Farbverarbeitung.- 10.6.1 Laterale Farbhemmung.- 10.6.2 Farbkonstanz.- 10.6.3 Räumliche Angleichung.- 10.7 Zeitliche Verarbeitung.- 10.7.1 Normale negative Nachbilder.- 10.7.2 Positive Nachbilder.- 10.7.3 Andere Nachwirkungen.- 10.8 Bedingte Nachwirkungen und Gedächtnis.- 10.9 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 11 Farbfotografie.- 11.1 Einleitung.- 11.2 Grundlagen.- 11.3 Additiver Farbfilm.- 11.4 Subtraktiver Farbfilm.- 11.4.1 Farbausbleichung.- 11.4.2 Technicolor und Farbübertragung.- 11.4.3 Farbkuppler.- 11:4.4 Kodachromeentwicklung.- 11.4.5 Filme mit eingebauten Kupplern.- 11.4.6 Farbnegative.- 11.4.7 Masken.- 11.4.8 Farbsofortbildfotografie.- 11.5 Falschfarben, gewollt und ungewollt.- 11.6 Kirlian-Fotografie.- 11.7 Zusammenfassung.- Aufgaben.- Im Brennpunkt: Filmtricks.- 12 Wellenoptik.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Interferenz.- 12.2.1 Interferenz zweier Punktquellen.- 12.2.2 Kohärenz.- 12.2.3 Dünne Filme.- 12.2.4 Youngsche Interferenzstreifen.- 12.2.5 Der Streifenabstand.- 12.2.6 Weißlichtinterferenz.- 12.2.7 Interferenz mehrerer kohärenter Quellen.- 12.3 Anwendungen der Interferenz.- 12.3.1 Gitter.- 12.3.2 Interferometer.- 12.3.3 Dünne Filmschichten.- 12.3.4 Stehende Wellen.- 12.4 Babinetsches und Huygenssches Prinzip.- 12.4.1 Das Babinetsche Prinzip.- 12.4.2 Das Huygenssche Prinzip.- 12.5 Beugung.- 12.5.1 Beugung an einem Spalt oder einem Loch.- 12.5.2 Koronen und Glorien.- 12.5.3 Auflösungsvermögen.- 12.5.4 Bildrekonstruktion und räumliches Filtern.- 12.6 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 13 Streuung und Polarisation.- 13.1 Einleitung.- 13.2 Rayleighstreuung.- 13.3 Polarisation durch Streuung.- 13.3.1 Polarisiertes Licht.- 13.3.2 Polarisation durch Rayleighstreuung.- 13.4 Polarisation durch Reflexion.- 13.5 Polarisation durch Absorption.- 13.6 Polarisieren und Analysieren.- 13.7 Steuerung der Polarisation durch elektrische Felder.- 13.7.1 Flüssigkristallanzeigen.- 13.7.2 Pockels- und Kerrzellen.- 13.8 Doppelbrechung.- 13.9 Optische Aktivität.- 13.10 Noch mehr Doppelbrechung — Fortpflanzung bei beliebigen Winkeln.- 13.11 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 14 Holografie.- 14.1 Einleitung.- 14.2 Transmissionshologramme.- 14.2.1 Transmissionshologramme einzelner Punktquellen.- 14.2.2 Transmissionshologramme ausgedehnter Objekte.- 14.3 Die Herstellung von Transmissionshologrammen.- 14.4 Anwendungen der Transmissionsholografie.- 14.5 Weißlichthologramme.- 14.5.1 Reflexionshologramm einer entfernten Punktquelle.- 14.5.2 Die Herstellung eines Weißlichthologramms.- 14.5.3 Weißlichttransmissionshologramme.- 14.6 Andere holografische Verfahren.- 14.6.1 Bildebenenhologramme.- 14.6.2 Farbtreue Hologramme.- 14.6.3 Rundumhologramme.- 14.7 Zusammenfassung.- Aufgaben.- 15 Ein Blick in die moderne Physik.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Teilchen und Wellen.- 15.2.1 Der Photoeffekt.- 15.2.2 Anwendung des Photoeffekts.- 15.2.3 Teilchenwellen.- 15.3 Atomspektren.- 15.3.1 Emissionsspektren.- 15.3.2 Absorption und Lumineszenz.- 15.4 Laser.- 15.5 Die klassische Mechanik in neuem Licht.- 15.5.1 Die Spezielle Relativitätstheorie.- 15.5.2 Der Dopplereffekt.- 15.5.3 Schwerwiegende Eigenschaften des Lichts.- 15.5.4 Noch mehr Schiebung.- 15.6 Zusammenfassung.- Aufgaben.- A. Zehnerpotenzen.- B. Das Snelliussche Brechungsgesetz in seiner mathematischen Form.- C. Der Brennpunkt eines Konvexspiegels.- D. Die Spiegelgleichung.- E. Die Linsengleichung.- F. Zwei dünne, sich berührende Linsen.- G. Fotografische Perspektive.- H. Eine Beziehung zwischen Brennweite und Vergrößerung.- I. Logarithmen.- J. Vergrößerung eines Fernrohrs.- K. Die Lage von Interferenz-und Beugungsstreifen.- L. Der Brewsterwinkel.- M. Das Malussche Gesetz.- N. Holografische Aufzeichnung und Rekonstruktion von Wellen.- Quellennachweis.- Literatur.