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Tabelle der Größenordnungen mit Beispielen 
Ladung_Coulombgesetz_10.pps Kräfte zwischen Ladungen 
Gleichnamig: anziehend 
Ungleichnamig: abstoßend 
Kraftgesetz: Coulombgesetz, 
F = Q1·Q2  / (40·r^2) [N] Kraft zwischen zwei Ladungen 
Q1,Q2 [C] im Abstand r [m] , 
0   = 8,85·10^-12 [C2 N-1m-2]  elektrische Feldkonstante 
Es gibt eine kleinste Ladung: Die Elementarladung 
Jede Ladung ist mit Masse verbunden 
Nicht jede Masse trägt eine Ladung 
Feld_E_Ladung_09.pps An einem Ort mit elektrischer Feldstärke wirkt auf eine Ladung eine Kraft   
Die Feldstärke ist ein Quotient 
Zähler: Coulomb-Kraft F [N] auf einen Probekörper der Ladung q 
Nenner: Eigenschaft des Probekörpers, an der die Kraft angreift, die Ladung q [C] 
E = F/q  [N/C] 
Die elektrische Feldstärke ist eine vektorielle Größe mit der Richtung des Kraft-Vektors 
Ursachen elektrischer Feldstärke: 
Materiell: Statisch im Raum angeordnete Ladungen 
Ohne Materie: Sich zeitlich ändernde magnetische Felder 
Feld_E_Fluss_09.pps Der elektrische Fluss verbindet die Feldstärke mit der  - von der Feldstärke durchfluteten -Fläche 
= E dA [Nm^2/C], elektrischer Fluss 
E dA [Nm^2/C], Element des  elektrischen Flusses, Skalarprodukt aus Feldstärke E an einem Punkt und einem  Flächenelement dA an diesem Punkt 
Feld_E_SvGauss.pps Alle Ladungsverteilungen und die von ihnen erzeugten Feldlinien erfüllen den Gaußschen Satz: 
  E dA = Q/0 [Nm^2/C] 
E·dA [Nm^2/C] elektrischer Fluss, Skalarprodukt aus Feldstärke E an einem Punkt und einem  Flächenelement dA an diesem Punkt 
Summiert werden die Flüsse über eine beliebige, geschlossene Fläche, d. h. die Feldstärke wird über eine beliebige geschlossene Fläche integriert 
Q [C] ist die gesamte, innerhalb des geschlossenen Volumens liegende, beliebig verteilte Ladung 
Aussage des Gaußschen Satzes: 
Ladungen sind die Quellen des elektrischen Feldes 
Mit statischen Ladungen können keine geschlossenen elektrische Feldlinien erzeugt werden
Feld_E_calc_Gauss.pps Für Ladungsverteilungen mit hoher Symmetrie liefert der Satz von Gauß die Feldstärke als Funktion der Ladung bzw. der Ladungsdichte und dem Abstand r [m] : 
Punktladung Q [C] : E= Q / (4o·r^2)  [N/C] 
Geladener langer Draht, Ladung pro Länge [C/m] :  E= / (4o·r)  [N/C] 
Geladene unendlich große Platte, Ladung pro Fläche [C/m^2] : E= / (2o)  [N/C] 
Zwischen den Platten eines Plattenkondensators mit Ladung pro Fläche [C/m^2] : E= / o  [N/C] 
Ue_1_20100413_p.pdf Übung zur Energie-Gewinnung aus Wasserkraft
Loesung_Ue_1_20100413.xls Lösung dazu
Feld_konservativ_Potential_Spannung_10.pps In konservativen Feldern ist die Arbeit zur Verschiebung eines Körpers zwischen zwei Punkten unabhängig vom Weg 
Bei Verschiebung auf geschlossenen Wegen ist daher die Arbeit Null 
Nur deshalb ist es sinnvoll, jedem Punkt ein Potential zuzuordnen: = W / q  [V] 
Der Potentialunterschied zwischen zwei Punkten ist die elektrische Spannung: U = 2 1 [V] 
Die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten ist ein Quotient, U = W / q  [V] 
Zähler: Arbeit W, um einen positiv geladenen Probekörper von einem Punkt zum anderen zu verschieben, 
Nenner: Ladung q des Probekörpers 
Im Gegensatz dazu: Nicht konservativ sind Wirbelfelder, 
Sichtbar z. B. ist die nicht verschwindende Arbeit auf geschlossenem Weg an einem im Strömungswirbel eines Flusses im Kreis schwimmenden Holzstück 
Materialeigenschaften - Startpaket_08.pps In elektrisch leitenden Materialien sind die Ladung praktisch frei beweglich 
Sie verschieben sich solange, bis sie kräftefrei sind 
In Leitern können Ladungen über beliebig weite Wege transportiert werden 
In Nichtleitern können Ladungen nicht beliebig weit verschoben werden 
Bei Polarisation verschieben ich die Ladungsschwerpunkte auf der Skala der Atomdurchmesser 
Im Material entstehen dadurch Dipole: Paare gleichgroßer Ladungen Q [C] unterschiedlichen Vorzeichens im Abstand von l [m] mit dem Dipolmoment p=Q·l [Cm] 
Feld_B_Strom_Magnetfeld_Lorentz_kurz.pps Elektrische Stromstärke: Quotient, transportierte Ladung Q durch Zeit t : I = Q / t  [A] 
Jeder Strom ist von kreisförmigen Magnetfeldlinien umgeben 
An einem Ort mit magnetischer Feldstärke B wirkt auf eine mit Geschwindigkeit v bewegte Ladung Q eine Kraft F = v · Q · B   [N] 
Richtung der Kraft (Lorentzkraft) für eine positive Ladung: Senkrecht sowohl zu B als auch zu v (Rechte Hand Regel) 
Magnetische Feldstärke: Quotient B = F / (v · Q)  [T] 
Zähler: Lorentzkraft auf die bewegte Ladung 
Nenner: Für die Kraft im Feld notwendige Eigenschaft des Probekörpers, hier: Ladung mal Geschwindigkeit 
Feld_B_Fluss.pps Der magnetische Fluss verbindet die Feldstärke mit der - von der Feldstärke durchfluteten -  Fläche 
= B dA [Nm^2/C], elektrischer Fluss 
B dA [Nm^2/C], Element des  magnetischen Flusses, Skalarprodukt aus Feldstärke B an einem Punkt und einem  Flächenelement dA an diesem Punkt 
Feld_B_SvGauss.pps Die Anwendung des Satzes von Gauß auf den magnetischen Fluss zeigt: 
Es gibt keine magnetischen Einzelladungen 
denn 
Magnetfeldlinien sind geschlossene Linien (Wirbelfeld) 
Feld_B_AmpDG_09.pps Alle Ströme und die von ihnen erzeugten geschlossenen Feldlinien erfüllen das Ampèresche Durchflutungsgesetz: 
  B ds = 0· I  [Tm] 
B ds [Tm] Skalarprodukt aus der magnetischen Feldstärke B an einem Punkt und einem Wegelement ds 
Integriert wird über einen beliebigen, geschlossenen Weg um die durchflossene Fläche 
I  [A] Strom, der durch die vom geschlossenen Weg umgebene Fläche fließt, 0 I  [Tm] ist die Durchflutung 
Aussage des Ampèreschen Durchflutungsgesetzes : 
Jeder Strom ist von einem Magnetfeld umgeben 
Magnetfeldlinien sind geschlossene Linien (Wirbelfeld) 
Es gibt keine magnetischen Einzel-Ladungen
Feld_B_Biot_Savart_08.pps Biot-Savart Gesetz beschreibt die Kraft, die zwei kurze, von Strömen durchflossene Leiterstücke durch ihre magnetische Wechselwirkung aufeinander ausüben: 
F = 0 / (4) · I1 dl · I2 dl / r^2   [ N ] 
I1 , I2  [A] Ströme in beiden Leiterstücken 
dl [m] Länge der (kurzen) Leiterstücke 
r  [m] Abstand der Leiterstücke 
Analog zum Coulomb Gesetz: Anstelle der Ladungen stehen im Biot Savart Gesetz die Produkte aus Strömen und Längen der Leiterstücke 
Ue_2_20100420_p.pdf Übung zu Ladung und Coulombkraft
Loesung_Ue_2_20100420.xls Lösung dazu
 Erinnerung an die Möglichkeiten der Energie-Erzeugung - Anlass: 24 Jahre "Tschernobyl"
Energie_in_Deutschland_10.pps Die in Deutschland erforderliche Leistung von 63 GW entspricht der Leistung von 26 Niagara-Fall Kraftwerken 
Energie_in_Deutschland_10_Massenabschätzung.pps Leistung in dieser Größenordnung  ist unabhängig vom Energieträger nicht auf sanfte Weise zu erhalten 
Risiken und Wirkung der Anlagen auf die Lebensqualität sind bei keiner Art des Energieträgers vernachlässigbar 
Am sinnvollsten ist Energieerzeugung aus regional angepassten Quellen 
Feld_B_u_E_relativ.pps Ein Magnetfeld im Laborsystem ist äquivalent zu einem elektrischen Feld, das  sich im Laborsystem bewegt 
Umgekehrt gilt: Ein elektrisches Feld im Laborsystem ist äquivalent zu einem magnetischen Feld, das sich im Laborsystem bewegt 
Elektrische und magnetische Felder haben die gleichen physikalischen Ursachen 
Feld_B_Hall_Effekt_10.pps In einem Strom führenden Leiter erscheint im Magnetfeld an den senkrecht zur Stromrichtung liegenden Rändern die Hall-Spannung 
UH  = RH · B · b · I / A [V] 
Hallkoeffizient RH = 1 / ( e·n ) 
n [1/m3], Dichte der Ladungsträger vom Betrag e [C] 
B [T] Feldstärke des Magnetfeldes 
b [m] Abstand der Ränder senkrecht zur Stromrichtung 
I [A] Strom 
A [m3] Querschnittsfläche des Leiters senkrecht zur Sromrichtung 
Anwendung des Hall-Effekts zur Messung:   
magnetischer Feldstärken B 
Elektronenzahldichten n 
Entdeckt 1879 von E. H. Hall, Nobelpreis 1985 an K. v. Klitzing für die Messung des Quanten-Hall Effekts  
nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1985/press.html Info. zum Quanten-Hall Effekt
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1998/press.html Info. zum "fraktionalen Quanten-Hall Effekt"
Feld_B_Ind_10.pps Jeder Strom ist von einem Magnetfeld umgeben: Ampèresches Durchflutungsgesetz 
Bds = 0 ·I   [Tm] 
Ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches Wirbelfeld 
Bds = 0 0 · d/dt EdA  [Tm] 
Die magnetische Feldstärke ist die Summe beider Anteile 
Bds = 0 0 · d/dt EdA  + 0 ·I   [Tm] 
Feld_E_Ind_Farad_09.pps Ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Wirbelfeld (Faradaysches Induktionsgesetz) 
Eds = -d/dt BdA   [ V ] 
Folge: In der leitenden Umrandung einer Fläche wird eine Spannung induziert, wenn sich der magnetische Fluss durch diese Fläche zeitlich ändert 
Die Lenzsche Regel besagt, das induzierte elektrische Feld ist dem elektrischen Feld der Ursache entgegengerichtet 
Feld_E_Lenzsche_Regel_u_Beispiele_10.pps Die induzierten Felder sind über ihre zeitlichen Ableitung verknüpft, deshalb gilt: 
Folgt ein Feld der sin- oder cos- Funktion, dann folgen auch alle durch Induktion verknüpften diesen Funktionen, mit gleicher Frequenz   
Die Lenzsche Regel besagt, das induzierte elektrische Feld ist seiner Ursache entgegengerichtet 
Ist die Ursache Feld Aufbau, dann steht das induzierte Feld dem aufbauenden entgegen 
Ist die Ursache Einschalten eines Stroms, dann steht das induzierte Feld dem ansteigenden Stromfluss entgegen 
Ue_3_20100427_p.pdf Übung zu Energie-Fragen (Reichweite usw.)  im "E-Bike"
Loesung_Ue_3_20100427.xls Lösung dazu
Feld_Maxwell_Gl_10.pps Maxwellsche Gleichung für statische Felder 
Ladungen sind Quellen elektrischer Felder 
Satz von Gauß-Ostrogradski 
Es gibt keine magnetischen Einzelladungen 
Maxwellsche Gleichung für Magnetfelder 
Bewegte Ladungen (Ströme) erzeugen ein magnetisches Wirbelfeld 
Ampèresches Durchflutungsgesetz 
Maxwellsche Gleichung zur Induktion magnetischer Felder 
Ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches Wirbelfeld 
Allgemeines Ampèresches Durchflutungsgesetz 
Maxwellsche Gleichung zur Induktion elektrischer Felder 
Ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Wirbelfeld mit Drehsinn links 
Faradaysches Induktionsgesetz mit Lenzscher Regel 
Feld_E_Ind_Farad_Technik_10.pps Spannung für das Netz der öffentlichen Stromversorgung wird in Generatoren durch die Änderung  des Winkels zwischen magnetischer Feldstärke und Flächennormale induziert: 
U = U0 · sin (·t)   [V] 
= 2/T  [1/s] 
Frequenz im Netz: 1/T = 50 Hz 
Amplitude der Spannung: U0 = 325 V , 
Die Leistung dieser Wechselspannung entspricht der einer Gleichspannung von 230 V 
Man nennt 230 V den Effektivwert der Wechselspannung 
Wirbelstrom_08.pps Wird ein leitendes, von einem Magnetfeld durchquertes Material in Bewegung versetzt, dann entstehen durch die Lorentzkraft Ströme, die im feldfreien Gebiet vor und hinter dem Magnetfeld zurück laufen 
Wirbelströme bezeichnet die Gesamtheit dieser Ströme, sie fließen als Kurzschluss-Ströme praktisch ohne Widerstand auf geschlossenen Pfaden 
Die Magnetfelder um die im Leiter induzierten Ströme sind dem bewegten Magnetfeld entgegengesetzt  (Lenzsche Regel): Es resultiert eine Kraft 
Die Beschleunigung durch diese Kraft gleicht die Geschwindigkeiten von Leiter und Magnetfeld an 
Einige Beispiele für Anwendungen: 
Rotoren in Asynchron-Drehstrom Motoren
Das Drehfeld induziert Wirbelströme im Rotor, die dadurch erzeugten Kräfte versetzen ihn in Rotation 
Wirbelstrombremsen 
Schwingungsdämpfung 
Bremsen bei Schienenfahrzeugen 
AC_Drehstrom.pps Als Drehstrom bezeichnet man ein Netz aus drei um jeweils 120° gegeneinander versetzten Sinusförmigen Wechselströmen 
Bei gleicher Auslastung der drei Phasen fließt kein Strom über die Erde zurück 
Es stehen zwei Spannungswerte zur Verfügung, die durch die Art des Anschlusses wählbar sind: 
230 V im öffentlichen Netz der Haushalte, Anschluss an eine Phase und Erdpotential 
400 V für Verbraucher mit hoher Energie-Aufnahme, Anschluss an zwei Phasen 
Drei Phasen ermöglichen besonders einfache Motorkonstruktionen ohne Kollektoren: Kurzschlussläufer 
AC_Effektivwert.pps Wechselspannungen werden als Effektivwerte angegeben 
Der Effektivwert einer Wechselspannung entspricht einer Gleichspannung, die an einem Ohmschen Widerstand die gleiche Leistung wie die Wechselspannung erbringt 
Ueff = U0 / Wurzel(2) , U0 ist die maximale Amplitude der Sinusförmigen Spannung 
Im öffentlichen Netz beträgt die Spannung einer Phase gegen das Erdpotential 230 V (Effektiv) 
AC_Schutzleiter_09.pps Der Schutzleiter verhindert Stromfluss über den Körper im Fall eines Kontakts der Phase mit dem Gehäuse 
Die  Farbe des Schutzleiters ist gelb-grün, diese Leitung darf keinesfalls zur Stromführung verwendet werden 
Ue_4_20100504_p.pdf Übung zu Kräften im Magnetfeld um Strom-führende Leiter
Loesung_Ue_4_20100504.xls Lösungen dazu
Bauteil_Indukt_Spule_10.pps Beim Anlegen einer Spannung an eine Spule stellt sich der Strom so ein, dass die von ihm induzierte Spannung gleich der angelegten ist 
Die Induktivität LSpule , Einheit 1 Henry, einer langen Spule ist 
proportional zum Quadrat der Windungszahl N^2 
proportional zur Fläche A 
umgekehrt proportional zur Länge L der Spule 
LSpule =oA N^2/L 
Die an der Spule durch Selbstinduktion erscheinende Spannung ist U= - LSpule·dI/dt 
Beim Einschalten des Stroms in einer Spule muss eine Spannung angelegt werden: Zum Aufbau des Megnetfelds ist Energie erforderlich 
Konstanter Strom fließt ohne weitere Zufuhr von Energie 
Beim Ausschalten des Stroms wird Energie abgegeben 
Bauteil_Indukt_Transf_plus_09.pps Die Spannungen am Transformator verhalten sich wie die Windungszahlen
U1/ U2=N1/ N2 
Im Transformator wird Energie praktisch ohne Verluste von einer Spannung auf eine andere umgesetzt 
Ummagnetisieren der Eisenkerne erzeugt  Wärme, dadurch entstehen Verluste 
Mehrfaches Transformieren erfordert Sinus-förmigen Wechselstrom einer Frequenz, nur dann bleibt das Profil der Funktion erhalten 
Bauteil_Kapazitaet.pps Die Ladung eines Kondensators ist zur Spannung proportional: 
Proportionalitätskonstante ist die Kapazität
C=Q/U   [F] 
Kapazität und elektrische Eigenschaften:  
Ladung Q [C] bei Spannung U  [V] 
Kapazität und Geometrie beim Plattenkondensator: 
Zwei Platten mit Fläche A [m^2] im Abstand d [m] 
Bauteil_Potentiale_an_CLR.pps Die drei fundamentalen Bauteile der Elektrizitätslehre sind: 
Kondensator 
Spannung erscheint bei Ladung 
U=Q/C 
Elektrische Kenngröße: Kapazität C 
Spule 
Spannung erscheint bei Änderung des Stroms 
U=-L·dI/dt 
Elektrische Kenngröße: Induktivität L 
Widerstand 
Spannung erscheint bei Strom 
U=R·I 
Elektrische Kenngröße: Widerstand R 
Im Unterschied zu Spule und Kondensator verwandelt der Ohmsche Widerstand elektrische Energie in Wärme 
Bauteil_Einschaltvorgang_RC_08.pps Sind Widerstand und Kondensator hintereinander geschaltet, dann erscheint bei Anlegen einer Gleichspannung U0 
Eine Spannungsspitze U0  über dem Widerstand 
Von Null ansteigende Spannung über dem Kondensator 
Die Zeitkonstante =RC [s] ist die charakteristische Zeit für 
das Abklingen der Spannungsspitze über dem Widerstand auf etwa die Hälfte der angelegten Spannung 
genauer: Teil 1/e = 0,37 
den Anstieg der Spannung über dem Kondensator auf etwa die Hälfte der angelegten Spannung 
genauer: Teil 1-1/e = 0,63 
Die Spannung über dem Widerstand entspricht der Ableitung der Spannung am Kondensator: Die RC Schaltung differenziert das anliegende Signal 
Ue_5_20100511_p.pdf Übung zu Begriffen und Phänomenen aus der Elektrizitätslehre
Loesung_Ue_5_20100511.xls Losungen dazu
AC_Wid_an_CLR.pps Kapazitiver Widerstand 
R=1/(C) 
Isolator für Gleichspannung, 
bei Wechselspannung umgekehrt proportional zur Frequenz 
Phasenverschiebung: Strom 90° vor Spannung 
Ohmscher Widerstand 
R 
unabhängig von der Frequenz, 
Strom und Spannung in Phase 
Induktiver Widerstand
R= L 
Kurzschluss für Gleichspannung, 
bei Wechselspannung proportional zur Frequenz 
Phasenverschiebung: Strom 90° hinter der Spannung 
Bauteil_Energie_in_Feldern.pps Die Energie der elektrischen und magnetischen Felder ist im Raum lokalisiert 
Das Quadrat der Feldstärke bestimmt die Energiedichte 
Energiedichte im 
elektrischen Feld  w=0·E^2/2  [J/m^3]
magnetischen Feld  w=B^2/(2·0 ) [J/m^n3] 
Schwingung_mit_CL.pps Die Reihenschaltung von Kapazität und Induktivität ergibt einen elektrischen Schwingkreis 
Nach Anregung schwingt Spannung und Strom 
der Strom ist gegenüber der Spannung um 90° phasenverschoben 
Quadrat der Kreisfrequenz  ^2=1/(L·C)  [1/s^2] 
L Induktivität   [Henry] 
C Kapazität    [Farad] 
Die elektrische Energie ist abwechselnd 
im Magnetfeld der Spule und 
im elektrischen Feld des Kondensators lokalisiert 
Die Verkleinerung der Bauteile (Kapazität, Induktivität) erhöht die Frequenz 
Schwingung_Vergleich_El_Mag_u_Mech.pps Modellsysteme für Schwingungen: 
Mechanisch: Kopplung einer Masse mit einer Feder 
die Trägheitskraft der Masse ist umgekehrt gleich der zur Auslenkung proportionalen rücktreibenden Kraft der Feder (Hookesches Gesetz) 
Elektrisch: Kopplung einer Spule mit einem Kondensator 
die durch zur Änderung des Stroms proportionale Spannung über der Spule ist gleich der zur Ladung proportionalen Spannung über dem Kondensator 
In beiden Systemen ist die Energie während der Schwingung im Takt der Periode in unterschiedlichen Bauteilen lokalisiert 
El_Mag_Hertzscher_Dipol.pps Der Hertzsche Dipol ist ein verkleinerter Schwingkreis aus Kapazität und Induktivität 
Bei Verkleinerung von Kapazität und Induktivität folgt: 
Die Frequenz nimmt zu 
Die Lokalisierung der Felder bei den Bauteilen nimmt ab, das Streufeld nimmt zu und verbreitet sich mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum 
Auch im Vakuum induziert ein variables elektrisches Feld ein magnetisches und umgekehrt 
Bei Sinusförmiger Anregung laufen die Felder als Wellen in den Raum 
Feldstärken enthalten Energie, deshalb fließt auch die Energie mit Lichtgeschwindigkeit in den unendlichen Raum 
El_Mag_Sender.pps Elektrische Schwingkreise 
Technischer Wechselstrom bis Mikrowelle 
Beschleunigte Ladungen 
Röntgenstrahlung, Synchrotronstrahlung Molekülschwingungen, Schwingungen von Atomen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern 
Infrarotstrahlung 
Gemeinsame Grundlage: Maxwellsche Gleichungen (Induktion, Ausbreitung der Feldstärken) 
Elektromagnetische Strahlung bei elektronischen Übergängen 
Äußere Schalen: IR-, sichtbares Licht, UV-Strahlung 
Innere Schalen: Röntgenstrahlung 
Elektromagnetische Strahlung bei Kernreaktionen 
Gamma Strahlung 
Die Emission bei elektronischen Übergängen und bei Kernreaktionen erfordert Neues: Die Quantenmechanik 
Ue_6_20100518_Fadenstrahlrohr_p.pdf Übung zur e/m Bestimmung im "Fadenstrahlrohr"
Loesung_Ue_6_20100518.xls Lösung dazu
Gekoppelte_Schwingungen_10.pps Eine schwache Kopplung zweier identischer Oszillatoren mit einer einzigen Eigenfrequenz bewirkt 
Zwei Schwingungsmoden mit  
unterschiedlichen Eigenfrequenzen und 
unterschiedlichen Symmetrie Eigenschaften 
Überlagerung beider Schwingungen führt zu  Schwebungen 
Man findet diese Effekte der Kopplung in 
Zwei mechanischen Pendel, gekoppelt über eine kleine Feder 
Zwei elektrischen Schwingkreisen, gekoppelt über einen kleinen Anteil ihres Magnetfeldes 
Schwingungen_Fourier_Summe.pps Die Überlagerung von harmonischen Schwingungen ähnlicher Frequenz führt zu Schwebungen 
Die Überlagerung von harmonischen mit Vielfachen einer Grundfrequenz zeigt an Stellen der Maxima der Grundfrequenz 
Schmale, aber um die Anzahl der Summanden verstärkte Maxima 
Ein in der Zeit kurzes, schlagartiges Ereignis besteht demnach aus vielen Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen  zu einem breiten Frequenzband 
Je kürzer das Signal, desto breiter ist das Band 
Harmonische_Mappe1.xls Rechnungen dazu
Atom_Strahlungsemission_10_kurz.pps Bohrs Modell: Elektronen kreisen als geladene, mechanische Objekte auf diskreten Bahnen um den Kern. Für ein Elektron auf Bahn n = 1,2, gilt: 
Der Drehimpuls ist quantisiert: J  = n · h 
Bei Kernladungszahl Z ist die Energie des Elektrons : En = E1 · Z2 / n2 , E1 = 13,6 [eV] 
Beim Wechsel der Bahn wird entweder mechanische Energie zugeführt oder elektromagnetische Strahlung absorbiert oder emittiert 
Die Frequenz der Strahlung bei Übergang von einer Bahn mit Quantenzahlen m zu n beträgt 
 fmn= 3,29·1015 ·Z2·(1/n2-1/m2)   [Hz] 
die Wellenlänge mn = c / fmn  [m] 
Atom_Bohr_mit_Berechnung_des_Bahnradius_10.pps Detaillierte Rechnungen zu Bahnradien / Energie-Werten: 
Atom_Bohr_mit_Berechnung_der_Energie_10.pps
WW_Strahlung_mit_Gas_Fluessig_10.pps Wechselwirkung mit sichtbarem Licht betrifft die Valenzelektronen 
Kopplung zwischen Atomen verbreitert die Linien 
Nur Anregung freier Atome liefert scharfe Linien 
Moleküle zeigen zwei Effekte: 
1.Durch Kopplung Verbreiterung, Feinstruktur der Linien des freien Atoms 
2.Schwingungs-Spektren zeigen die Kopplung der elektromagnetischen Welle an mechanische Schwingungen 
3.In Lösungen verbreitert die Kopplung an die Atome des Lösungsmittels die Linien noch stärker 
Wechselwirkung mit Röntgenstrahlung betrifft alle Elektronen (kohärente Streuung) oder Elektronen auf inneren Schalen (Photo Effekt) 
ist deshalb unabhängig vom Aggregatzustand 
Ue_7_20100601_p.pdf Übung zu Transformatoren und Wechselstrom-Widerständen
Bauteil_Kirchhoffsche_Regeln.pps Kirchhoffsche Regeln, Voraussetzung zur Lösung der Aufgabe 2
Loesung_Ue_7_20100601.xls Lösungen dazu
Roe_Strahlung_Erzeugung_10.pps Aufbau einer Röntgenröhre: Zwischen einer Glühkathode und der Anode liegt Hochspannung (40-100 kV) 
Zwei voneinander unabhängige Prozesse verursachen Röntgenstrahlung: 
Auf der Anode abgebremste Elektronen senden Bremsstrahlung aus 
Bei Beschleunigung mit Spannung U in [kV] folgt die Wellenlänge in [Å]  
  = 12,4 / U   [Å]      (1 Å = 0,1 nm) 
Die angeregten Atome der Anode emittieren zusätzlich charakteristische Strahlung 
Roe_Strahlung_Char_Werte_10.pps Die angeregten Atome der Anode emittieren charakteristische Strahlung 
Näherung zur Berechnung der Wellenlängen nach Bohrs Modell für Wasserstoff-ähnliche Atome. Bei Übergang von Schale m zu n  
= 1/(RH·Z^2) / (1/n^2-1/m^2) [m] 
Mit der Rydbergkonstanten RH = 1,097·10^7 [1/m] 
In Atomen mit mehreren Schalen erzeugt die Kopplung zwischen den Elektronen weitere Energie-Niveaus à Mit Bohrs Modell nicht zu beschreiben 
http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/index.html  Quelle für genaue Zahlenwerte für Wellenlänge und Energie bei Emission von Röntgenstrahlung durch Anregung der Atome
WW_Strahlung_Teilchen_Koh_10.pps Es gibt vier Arten der Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie, eine ist 
Anregung kohärenter Streuung (klassische Streuung, Rayleigh-Streuung)) 
Als Kugelwelle auslaufende Strahlung mit Energie der anregenden Strahlung 
steht in fester Phasen Beziehung zur anregenden Strahlung 
Ursache: Erzwungene Schwingung der gesamten Ladungsverteilung, angetrieben vom ankommenden elektromagnetischen Feld 
Kohärente Strahlung eignet sich zu Beugung und Abbildung, denn: 
Die von einem Objekt in unterschiedliche Richtungen ausgehenden Wellen enthalten in ihrer Gesamtheit Information über die Gestalt des Objekts 
WW_Strahlung_Teilchen_Inkoh_10.pps Es gibt vier Arten der Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie 
Anregung kohärenter Streuung (klassische Streuung) 
Anregung inkohärenter Streuung durch Photoeffekt 
Die einfallende Strahlung ionisiert ein Atom
Die gesamte Energie des Srahlungsquants wird umgewandelt in:
Ablösearbeit des Elektrons
kinetische Energie des emittierten Elektron
Beim Auffüllen der Lücke wird Fluoreszenz Strahlung emittiert 
Kleinere Energie als die der einfallenden Strahlung 
Zeitlich verzögert, deshalb ohne feste Phasenbeziehung zur einfallenden Strahlung: Inkohärente Streuung 
Compton-Effekt: Stoß zwischen Photon und Elektron auf einer äußeren Schale, es gilt neben der Energie- die Impulshaltung 
Beim Compton-Effekt zeigt die Welle einen Impuls wie ein Teilchen, es gilt die de Broglie Beziehung:  p = h / [mkg/s] 
Die auslaufende Welle hat eine kleinere Energie als die anregende, Beitrag zur Inkohärenten Streuung 
mit der Differenz wird das Elektron beschleunigt 
Paarbildung: Stoß zwischen hochenergetischem Photon (W>1 Mev) und Kern oder Elektron 
Die Energie des Strahlungsquants verwandelt sich in die Masse eines Elektron-Positron Paares: h·f = 2·m·c2 , 
f [1/s] Frequenz der Strahlung 
h = 6,62 ·10-34 [J/s] Plancks Wirkungsquantum 
Ww_Roe_Mat_Abs_10.pps Das Absorptionsgesetz: Die Intensität I0  wird nach einem Weg der Länge d [1/cm] durch Materie mit Absorptionskoeffizienten [1/cm] zur Intensität I abgeschwächt  - unabhängig vom Aggregatzustand 
I = I0·exp(-d) 
Der Absorptionskoeffizient steigt mit der 
Elektronenzahl und Dichte des Absorbers 
Bei Energie der Strahlung zwischen 1 und 120 keV mit der Wellenlänge der einfallenden Strahlung 
Blei absorbiert sehr gut: 
3 mm Pb absorbiert Strahlung bis zu 120 keV praktisch vollständig 
Aluminium 
2,5 mm dickes Aluminium 
absorbiert weiche Strahlung unter 20keV praktisch vollständig 
ist für Strahlung höherer Energie praktisch transparent 
ist deshalb Standard-Filter an Röntgenröhren zur Durchleuchtung 
Ist für Abschirmungen - wegen der Transparenz für Strahlung mit Energie über 20keV - ungeeignet 
http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html  Quelle für Energie-abhängige Streuquerschnitte
Roe_in_der_Medizin.pps Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei  Betriebsarten: 
Durchleuchtung des ganzen Körpers: 
Wolfram Anode mit 2,5 mm Al-Filter 
Betriebsspannung 60-120 kV 
Weiche Anteile werden vom 2,5 mm Al Filter absorbiert 
Mammographie: 
Rhodium oder Mo Anode mit Kantenfilter bei 18 kV 
Betriebsspannung 30 kV 
Schmales Band mit weicher Strahlung ist erwünscht, um durch den Photoeffekt kleine Unterschiede im Aufbau des Gewebes zu zeigen 
WW_Roe_Dosimetrie_09_Messgroessen.pps Wichtigste Messgrößen für ionisierende Strahlung: 
Becquerel, Quotient: Zähler Anzahl der Zerfälle, Nenner Zeit 
Gray: Quotient, Zähler: dem Absorber bei Absorption ionisierender Strahlung zugeführte Energie, Nenner: Masse des Absorbers 
Sievert: Produkt aus Gray und Bewertungsfaktor, 1 für Röntgenstrahlung 
WW_Roe_Dosimetrie_09_Grenzwerte.pps Strahlenbelastung von ca. 1 mSv/Jahr ist Teil unserer natürlichen Umwelt 
Zusätzliche Belastung ist zu vermeiden 
Jedes energiereiche Strahlungsquant kann biologisch wirksam sein und Mutationen auslösen 
Grenzwert für Beruflich strahlenexponierte Personen 20 mSv/Jahr 
Grenze der Berufslebensdosis 400 mSv 
Überwachung der Dosisleistung am Arbeitsplatz ist die wichtigste Maßnahme 
Optimal: Instrumente mit akustischem Signal bei Auftreffen eines Strahlungs-Quants 
http://bundesrecht.juris.de/strlschv_2001/index.html Link zur Strahlenschutzverordnung
http://www.bmu.de/strahlenschutz/rechtsvorschriften_technische_regeln/doc/6887.php Zusammenfassung und Anmerkung zur Strahlenschutzverordnung
http://www.helmholtz-muenchen.de/fileadmin/EPCARD-Portal/PDF/Strahlung_Fliegen.pdf Information zur Strahlenbelastung auf Flügen
mensch_und_umwelt.pdf Wissenschaftlich fundierte Darstellung der Wirkung ionisierender Strahlung auf den Menschen in der Medizin, der Technik und praktisch allen Bereichen des täglichen Lebens. Sehr empfehlenswert.
Roe_Tech_Struk_09.pps Röntgenröhren zur Feinstruktur Untersuchung strahlen praktisch ohne Filter (0,4 mm Be-Fenster) 
Langwellige Anteile sind erwünscht, wegen starker Anregung kohärenter Streuung 
Aber: Wegen der ionisierender Wirkung und hohen Absorption ist diese Strahlung zur medizinischen Durchleuchtung völlig ungeeignet 
Röntgenröhren zur Grobstruktur Untersuchung (Durchleuchtung) sind wie Röhren für medizinisches Röntgen - mit 2,5 mm Al Filter, ausgestattet 
Absorbiert langwellige Strahlung mit Energie unter 20 keV, sie trägt wegen hoher Absorption durch Photoeffekt nicht zur Durchleuchtung bei 
Ue_8_20100608_p.pdf Übung zu Wellenlängen, Streuquerschnitt, Absorption, Halbwertsdicke
Loesung_Ue_8_20100608.xls Lösungen dazu
Aufbau_der_Materie_isotrop_kurz.pps Die Materie besteht aus Massen und Ladungen, die im dreidimensionalen Raum auf vielfältige Weise kombiniert werden können 
Coulomb- und Trägheitskräfte steuern die Struktur auf atomarer Skala (z. B. Struktur der Moleküle), 
Gravitations- und Trägheitskräfte wirken in großen Dimensionen (z.B. Satellitenbahnen, Planetenbewegung) 
Kräfte werden durch Felder übermittelt 
Die Energie bleibt bei allen Vorgängen erhalten 
Atom_kov_Bindung_09.pps Anisotrope Wechselwirkung entsteht durch anisotrope Orbitale: 
Folge der Quantenmechanik, jenseits des Bohrschen Atommodells 
Folge: kovalente Bindung 
Die meisten Bindungen zeigen Mischungen von ionischen und kovalenten Anteilen 
Beispiel: Kohlenstoff als Diamant, Graphit und Fulleren. Diese Stoffe unterscheiden sich in der Form der Orbitale und deshalb in 
Art der Bindung 
Struktur 
physikalischen Eigenschaften
Atom_Baendermodell_09.pps In dicht gepackten Kristallen erscheinen die Valenzelektronen aufgrund ihrer dichten Packung als quantenmechanische Gesamtheit, jedem Elektron wird eine Welle zugeordnet 
Lösung der Schrödingergleichung für Elektronen im Kasten 
Elektronen sind Fermionen: Jeder Zustand kann nur einmal vergeben werden 
Ein Band enthält 2 N Zustände, N ist die Anzahl der Elementarzellen im Kristall 
Atom_Baender_Leitfaehigkeit_10.pps Elektrische Leitung bedeutet Energiezufuhr für die Elektronen 
Leiter sind Kristalle mit freien Energieniveaus 
Isolatoren sind Kristalle mit besetzten Niveaus 
Halbleiter sind Kristalle, in denen eine kleine Energiezufuhr ausreicht, die Bandlücke von einem besetzten zu einem unbesetzten Band zu überwinden 
Mat_Eig_np_junction_10.pps Bei Berührung des n- und p leitenden Bereichs beginnt an der np junction Diffusion der Ladungsträger über die Berührungsfläche 
Durch Rekombination entsteht ein isolierender Bereich um die np junction, die Dicke der isolierenden Schicht ist durch die angelegte Spannung steuerbar 
Polung in Flussrichtung: Anschluss einer positiven Spannung am p-Halbleiter 
Polung in Sperr-Richtung: Anschluss einer negativen Spannung am p-Halbleiter 
Mat_Eig_Halbleiter_Anwendung_09.pps Stromfluss in Flussrichtung führt zur Rekombination der Ladungsträger in Nähe der np junction 
Die dabei freiwerdende Energie erscheint als Wärme und in Photodioden als Licht 
Die np junction erwärmt sich 
Bei Stromfluss in Sperrichtung nehmen Elektronen Energie aus dem Wärmebad der Gitterschwingungen auf, 
np junction kühlt sich ab 
Anwendung im Peltier-Element 
Z. B. zur Kühlung in Kühltaschen für den Anschluss an die Steckdosen im Auto 
Mat_Eig_Halbleiter_Transistor_10.pps Das Potential an der Basis steuert den Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor 
Ein kleiner Strom vom Emitter zur Basis steuert den hohen Strom zwischen Emitter und Kollektor 
Zentrales Bauteil der Halbleiterelektronik, das bis auf nahezu atomare Dimension verkleinert werden kann 
Thema der Nano-Technologie 
Transistoren ermöglichen schnelles Schalten, sie sind deshalb die Grundlage der maschinellen Informationsverarbeitung 
Bauteil_Induktion_Strom_u_Supraleiter_10.pps Nähert man einer Leiterschleife, die eine Fläche A umrandet, ein Magnetfeld, dann wird in der Schleife 
eine Spannung U induziert, solange sich das die Fläche A durchdringende Magnetfeld B ändert (Induktionsgesetz) 
Dadurch erscheint ein Strom, umgeben von einem Magnetfeld 
Die Lenzschen Regel besagt: Induzierte Größen sind ihrer Ursache entgegengerichtet 
folglich kompensiert der durch Induktion entstehende Strom das äußere Magnetfeld, es ist ihm entgegengerichtet 
Der Strom (und sein Magnetfeld) klingt nach einiger Zeit aufgrund der ohmschen Widerstandes der Schleife ab 
Nähert man einem Supraleiter ein Magnetfeld, dann 
fließt der im Supraleiter induzierte Strom ohne Verluste mit konstanter Stärke, so dass der Magnet aufgrund im Material lokalisierter Feldlinien - dauerhaft über dem Supraleiter in Schwebe bleibt 
Ue_9_20100615_p.pdf Übung zu RC - Bauteilen, Ein- und Ausschalt-Vorgang, Zeitkonstante
Loesung_Ue_9_20100615.xls Lösungen dazu
Mat_Eig_Elektrolyt_Leitg_Med.pps Bewegliche Ladungsträger in Flüssigkeiten: Ionen oder Radikale. 
Elektrolyte sind Stoffe, deren Lösungen oder Schmelzen den Strom auf diese Weise leiten 
Die Faradayschen Gesetze verbinden den Ladungs- mit dem Materialtransport 
Hydratation: Anlagerung von Wasserdipolen an Ionen 
Solvatation: Allgemein für die Anlagerung von Lösungsmitteln an Moleküle, Atome, Ionen oder Kolloide 
Bei nicht zu hohen Konzentrationen folgen Strom und Spannung dem ohmschen Gesetz 
Mat_Eig_Spannungsreihe.pps Voltasche Spannungsreihe: Spannungen unterschiedlicher Metalle gegen eine Wasserstoff Elektrode 
Galvanische Elemente: Zwei unterschiedlich edle Metalle in einem Elektrolyten des edleren Metalls: Die Differenz ihrer Spannung gegen die Lösung erscheint an den Elektroden 
Bei nicht zu hohen Konzentrationen folgen Strom und Spannung dem ohmschen Gesetz 
Potential_u_Ionenkanaele.pps Der Ladungstransport erfolgt über Ionen und nicht, wie in den meisten Anwendungen der Technik, über Elektronen 
Partielle Öffnung der Ionenkanäle ändert die Leitfähigkeit der Membran Ionen-selektiv 
Ersatzschaltbild der elektrischen Eigenschaften, es entspricht für jede Ionen Art 
Der Konzentrationsgradient einer Spannungsquelle 
Die Leitfähigkeit der Membran einem ohmschen Widerstand 
die Ladungskonzentration zu beiden Seiten der Membran einem Kondensator (Kapazität) 
Das Ruhepotenzial liegt etwa bei -60 bis -70 mV 
Ue_10_20100622_p.pdf Übung zur Ionisation im Röntgenstrahl
Loesung_Ue_10_20100622.xls Lösung dazu
Mat_Eig_Dielektritzitaetszahl.pps Definition der relativen Permittivität (=Dielektrizitätszahl) r : Quotient, 
Zähler: Kapazität mit Material, C 
Nenner: Kapazität ohne Material, CVac 
r =  C / CVac 
Ursache: Materie in einem elektrischen Feld erzeugt aufgrund der Polarisation ein Gegenfeld 
dieses Feld setzt die ursprüngliche Feldstärke und 
in einem Kondensator mit Platten im Abstand d die Spannung U = E·d herab 
Ein Kondensator mit Dielektrikum speichert bei gleicher Spannung  mehr Ladung 
Mat_Eig_Dielektrik_10.pps Eigenschaften der Materialien in allen Aggregatzuständen: 
Dielektrika: Dipole entstehen im Feld durch Verschiebung der Elektronenhüllen gegen die pos. Ladung, 1< r <10 
Ursache für kohärente Streuung bei Anregung durch eine ebene Welle 
Parelektrika: Vorhandene Dipole werden im Feld ausgerichtet, 10< r <100 
Sättigung, wenn alle Dipole ausgerichtet sind 
Temperatur wirkt gegen die Ordnung: Curie Gesetz für die Suszeptibilität, proportional 1/T 
Verluste durch Reibung bei der Umorientierung unter Wechselfeldern, Anwendung bei Wasser: Mikrowellenherd 
Nur in Kristallen: 
Ferroelektrika, Ausrichtung großer polarer Bereiche,   103 < r <105 
Pyroelektrika: Dipole entstehen bei Erwärmung 
Piezoelektrika: Dipole entstehen bei Druck 
Anwendung: Elektromechanische Aktoren 
Optik_Polarisation.pps Elektromagnetischen Wellen sind Transversalwellen: Die Feldstärke steht immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 
Polarisation ist eine Eigenschaft aller elektromagnetischen Wellen 
Lineare Polarisation: 
Vektor der Feldstärke schwingt in einer Ebene, der Polarisationsebene 
Zirkulare und elliptische Polarisation entsteht bei Addition zweier Wellen orthogonaler Feldstärken 
Zirkular: Phasenverschiebung zwischen den Wellen genau ¼ Periode 
Elliptisch: Beliebige Phasenverschiebung zwischen den Wellen 
Optik_Polarisatoren_durch_Streuung.pps Licht, das von kleinen Partikeln mit Durchmesser in der Größenordnung der Wellenlänge gestreut wurde, ist polarisiert 
Streuung von Licht an Kolloiden 
Verursacht die Farben bei Sonnen Auf- und Untergängen 
Optik_Snellius.pps Die Dielektrizitätszahl eines Mediums bestimmt den Brechungsindex (Maxwellsche Beziehung) 
n = Wurzel () 
Der Brechungsindex zeigt die Ausbreitungsgeschwindigkeit cMedium  einer Welle im Medium 
cMedium = c / n , c  Lichtgeschwindigkeit im Vakuum 
Das Snelliussche Brechungsgesetz zeigt die Richtungsänderung einer Welle, die aus Medium 1 in ein Medium 2 mit Winkel gegenüber der Normalen der Oberfläche dieses Mediums, dem Einfallslot, eintritt und unter dem Winkel zum Lot in das Medium 2 gebrochen wird 
sin() / sin() = nMed2 / nMed1  
nMed2 , nMed1  Brechungsindizes beider Medien 
Die Brechung ist die Grundlage aller Abbildungen 
in der Natur mit Hilfe der Augen 
in der Physik und Technik mit Linsen 
Der Brechungsindex ist - für das gleiche Material - eine (nichtlineare) Funktion der Frequenz der Strahlung  
Optik_Pol_u_Aktivitaet_10.pps Erzeugung von polarisiertem Licht durch 
Streuung an kleinen Partikeln 
Doppelbrechung an optisch anisotropen Kristallen:   
Lichtgeschwindigkeit variiert mit Ausbreitungsrichtung und Polarisation 
Lineare Polarisation durch Dichroismus 
Zirkulare Polarisation durch Lambda-Viertel Plättchen 
Folien mit anisotropen Baugruppen 
Optische Aktivität: 
Tritt polarisiertes Licht durch ein Medium mit chiralen Baugruppen, dann dreht sich die Polarisationebene in Richtung des Drehsinns der Baugruppe (optische Aktivität) 
Optik_Interferenz_u_Abbildung_Special.pps Bei kohärenter Anregung eines Objekts bilden die divergenten, auslaufenden Wellen ein Interferenzmuster 
Das Interferenzmuster trägt die Information in den unendlichen Raum 
-robuster Teil der Abbildung, nur durch Absorption vermeidbar- 
Zur Abbildung führt die Überlagerung der vom Objekt auslaufenden Wellen 
1.Mehrere Wellen sind zu erfassen (Apertur) 
2.Divergente werden zu konvergenten Wellen umgelenkt (Linse) 
3.Die Abbildungsebene muss am richtigen Ort stehen (Fokussierung) 
- empfindlicher Teil der Abbildung - 
Ue_11_20100629_p.pdf Übung zur Berechnung der Energie- aus der Ionendosis
  Anleitung dazu  in "WW_Roe_Dosimetrie_10_Ionen_zu_Energiedosis.pps"
Loesung_Ue_11_20100629.xls Lösung 
WW_Roe_Dosimetrie_10_Ionen_zu_Energie.pps Die Energiedosis ist meistens klein (z. B. Gy), deshalb schwer zu messen 
Aber: 
Auch kleine Ladungsänderungen führen in Kondensatoren kleiner Kapazität zu großen, leicht messbaren Spannungsänderungen 
Deshalb misst man die Ionendosis J [C/kg], vorzugsweise in Luft, und berechnet daraus - durch Multiplikation mit f = 35 Gy/(C/kg) - die Energiedosis D = f · J  [Gy] 
gebräuchliches Verfahren zur Bestimmung der Energiedosis 
Optik_Instrumente_Abb_10.pps Brillen verbessern die Abbildung 
Korrigieren die Brechkraft, damit das Bild auf die Netzhaut zu  liegen kommt 
Die Abbildungsgleichung: 1/f = 1/g + 1/b 
f Brenn-, g Gegenstands- , b Bildweite [m] 
Bei Zerstreuungslinsen erhalten f und b ein negatives Vorzeichen 
Brechkraft einer Linse: B = 1/f [1/m], Einheit Dioptrie, 1 dpt = 1/m 
Konstruktion von Strahlengängen: Brechung 
Parallel zur optischen Achse einfallender Strahlen durch den Fokus 
Parallel zueinander einfallender Strahlen  durch einen Punkt in der Fokalebene 
Ungebrochen verlaufen Strahlen durch die Mitte der Linse geradlinig weiter 
Optik_Instrumente_Lupe_Fern_Mikro_10.pps Fernrohr, Lupe und Mikroskop verbessern die Auflösung, indem sie 
1.die Winkel zwischen benachbarten Wellenfeldern vergrößern, so dass von dicht benachbarten Punkten ausgehende Wellen auf möglichst weit voneinander entfernte Punkte der Netzhaut fokussieren 
2.in Lupe und Mikroskop und Fernrohr Wellen aus einem größeren Winkelbereich in das Auge führen 
Vergleichbar einem Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um
Grenze der Auflösung: In jedem Fall beobachtet man das Beugungsbild des Objekts und der kreisförmigen Aperturblende. Speziell gilt 
Im astronomischen Fernrohr: Je größer die Blende, desto kleiner ist die Abweichung der Richtung der an der Aperturblende gebeugten Wellen von der Richtung der einfallenden Welle, deshalb gibt es Fernrohre mit Blendendurchmesser bis zu 2 m 
Im Mikroskop: Zu kleine Objekte senden ein Interferenzbild mit großen Beugungswinkeln, das Objektiv erfasst deshalb zu wenige Wellen: unscharfes Bild 
Optik_Beugung_Spalt_u_Gitter.pps Das Interferenzmuster von einfachen oder periodischen Objekten wird Beugungsbild genannt 
Das Beugungsbild eine vertikalen Spalts ist eine Folge horizontal liegender verwaschener Striche, deren Abstand sich reziprok zur Spaltbreite verhält 
Nur das Beugungsbild periodischer Objekte zeigt scharfe Reflexe 
Folge der Verstärkung der Intensität für bevorzugte Richtungen um den Faktor der Anzahl der Elementarzellen 
Optik_Linse_u_Aufloesung.pps Linsen wandeln die von der Apertur eingelassenen divergenten Wellenfelder in konvergente 
Die Öffnung der Blende, die Apertur,  definiert die Auflösung eines optischen Instruments 
Kleine Blende: unscharfes Bild, weil Wellen zum Bildaufbau fehlen 
Im Grenzfall nur einer die Apertur passierenden Welle erscheint auf der Bildebene das Beugungsbild der Apertur 
Kernspinresonanz.pps Ablauf eines NMR Experiments: 
1.Ein konstantes Magnetfeld Bo richtet alle Spins in der Probe parallel oder antiparallel, mit Überschuss parallel (energetisch günstiger) 
2.Ein 90° Puls (enthält ein breites Frequenzband) senkrecht zu Bo startet Präzession der Spins bis in eine Ebene senkrecht zu Bo  
3.In dieser Ebene präzedieren die Spins mit ihrer Eigenfrequenz, die von der Umgebung abhängt 
4.Die Gesamtheit der Spins induziert ein elektromagnetisches Signal, das in einer Spule eine Spannung induziert, das NMR Signal 
Das Signal ist für den Kern und seine Umgebung charakteristisch 
Finis - soweit