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Wellenoptik und geometrische Optik - Unterschied und Vergleich

Allgemeines:
Sowohl Wellenoptik und geometrische Optik befassen sich beide mit Licht. Dabei gilt es folgende Möglichkeiten beim Durchtritt des Lichts durch einen Spalt

  • Der Durchmesser des Spalts d ist kleiner als die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes (d < l ): Dann gilt, dass der Spalt der Ausgangspunkt (bzw. Zentrum) eines kreisförmigen Wellenzentrums ist, von dem in alle Richtungen neue Elementarwellen ausgehen.
  • Der Durchmesser des Spalts d ist größer als die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts (d > l ): Dann gilt, dass nach dem Spalt sich eine ebene Wellenfront (gerade Front) fortbewegt. 
  • Ist d > l bzw. d >> l befindet man sich im Bereich der geometrischen Optik mit all ihren Anwendungen.
  • Ist d < l bzw. d = l befindet man sich im Bereich der Wellenoptik mit all ihren Anwendungen


Wellenoptik und geometrische Optik:
Wellenoptik gehört wie die geometrische Optik zum Bereich der Optik (Teilgebiet der Physik). Die Wellenoptik berücksichtigt im Gegensatz zur geometrischen Optik den Wellencharakter des Lichts, während die geometrische Optik das Licht als idealisierte Strahlung betrachtet (siehe Abbildung). Damit kann die Wellenoptik Phänomene erklären, die durch die geometrische Optik nicht erklärt werden können, da für die Erklärung die Welleneigenschaft des Lichtes nötig ist. Wie bereits in der Einleitung gezeigt, ist der wesentliche Unterschied der optischen Geometrie zur Wellenoptik die Größe der mit Licht wechselwirkenden Medien (Spiegel, Blenden <-> optisches Gitter), die bei der geometrischen Optik viel größer sind, als die Wellenlänge des Lichtes.
Themengebiet der Wellenoptik sind z.B. Interferenz zwischen überlagernden Wellenfronten, Beugung an Spalten, Streuung des Lichts oder Polarisation des Lichts. Die geometrische Optik befasst sich mit der Beugung von Licht oder der Reflexion an Spiegeln, darüber hinaus mit den Möglichkeiten von Abbildungen.


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