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Matrizenoptik

Index Matrizenoptik

Die Matrizenoptik ist eine Rechenmethode in der paraxialen Optik, bei der die Veränderung von Lichtstrahlen durch optische Bauelemente mit Hilfe von Matrizen dargestellt wird.

24 Beziehungen: Brechungsindex, Brennweite, Dünne Linse, Einheitsmatrix, Gauß-Strahl, Hauptebene (Optik), Hohlspiegel, Infinitesimalrechnung, Jones-Formalismus, Licht, Lineare Abbildung, Linsenschleiferformel, Matlab, Matrix (Mathematik), Matrizenmultiplikation, Möbiustransformation, Optische Achse (Optik), Paraxiale Optik, Polarisation, Sammellinse, Snelliussches Brechungsgesetz, Sphäre (Mathematik), Tangens und Kotangens, Vektor.

Brechungsindex

Von einem Punkt ausgehende Wellenfronten. Im unteren Medium breiten sich die Wellenfronten langsamer aus. Das ändert den Normalen­vektor der Wellenfront, was einer Brechung eines Lichtstrahls entspricht. Der Brechungsindex, auch Brechzahl oder optische Dichte, seltener refraktiver Index, früher auch Brechungszahl genannt, ist eine optische Materialeigenschaft.

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Brennweite

Bei einzelnen dünnen Linsen ist die Brennweite ''f'' gleich dem Abstand des Brennpunkts ''F'' von der Linsenmitte. Bei gewölbten Spiegeln ist es der Abstand vom Spiegelscheitel. Die Brennweite ist der Abstand zwischen der Hauptebene einer optischen Linse oder eines gewölbten Spiegels und dem Fokus (Brennpunkt).

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Dünne Linse

Eine dünne Linse ist eine optische Linse, deren Dicke im Vergleich zu den Radien ihrer brechenden Oberflächen klein ist.

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Einheitsmatrix

Die Einheitsmatrix oder Identitätsmatrix ist in der Mathematik eine quadratische Matrix, deren Elemente auf der Hauptdiagonale eins und überall sonst null sind.

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Gauß-Strahl

Der Gauß-Strahl (auch gaußsches Bündel) ist ein Konzept der paraxialen Optik zur Beschreibung der Lichtausbreitung, in dem sich Methoden der Strahlen- und der Wellenoptik verbinden.

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Hauptebene (Optik)

Linse: Im Arbeitsmodell Paraxiale Optik werden die Strahlen an den Grenzflächen ungebrochen (gestrichelt) bis zur jeweiligen Hauptebene weiter geführt und erst dort gebrochen (Mittenstrahl 3 nur parallel versetzt) dargestellt. Hauptebenen sind zwei beim Arbeitsmodell Paraxiale Optik in einem Abbildungssystem definierte Ebenen, in denen vereinfacht die Brechungen der Lichtstrahlen angenommen werden.

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Hohlspiegel

Strahlengang in einem Hohlspiegel Ein Hohlspiegel ist ein konkav (nach innen) gewölbter Spiegel (Konkavspiegel).

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Infinitesimalrechnung

Die Infinitesimalrechnung stellt die mathematische Synthese von Differential- und Integralrechnung dar.

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Jones-Formalismus

Der Jones-Formalismus beschreibt lineare optische Abbildungen unter Berücksichtigung der Polarisation.

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Licht

dreieckiges Dispersionsprisma in seine Spektralfarben aufgeteilt, die verschieden stark gebrochen werden Durch die Latten einer Scheune einfallendes Sonnenlicht Licht ist eine Form der elektromagnetischen Strahlung.

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Lineare Abbildung

Achsenspiegelung als Beispiel einer linearen Abbildung Eine lineare Abbildung (auch lineare Transformation oder Vektorraumhomomorphismus genannt) ist in der linearen Algebra ein wichtiger Typ von Abbildung zwischen zwei Vektorräumen über demselben Körper.

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Linsenschleiferformel

''f.

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Matlab

Matlab (Eigenschreibweise: MATLAB) ist eine kommerzielle Software des US-amerikanischen Unternehmens MathWorks zur Lösung mathematischer Probleme und zur grafischen Darstellung der Ergebnisse.

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Matrix (Mathematik)

Schema für eine allgemeine m\times n-Matrix Bezeichnungen In der Mathematik versteht man unter einer Matrix (Plural Matrizen) eine rechteckige Anordnung (Tabelle) von Elementen (meist mathematischer Objekte, etwa Zahlen).

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Matrizenmultiplikation

Bei einer Matrizenmultiplikation muss die Spaltenzahl der ersten Matrix gleich der Zeilenzahl der zweiten Matrix sein. Die Ergebnismatrix hat dann die Zeilenzahl der ersten und die Spaltenzahl der zweiten Matrix. Die Matrizenmultiplikation oder Matrixmultiplikation ist in der Mathematik eine multiplikative Verknüpfung von Matrizen.

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Möbiustransformation

Eine Möbiustransformation, manchmal auch Möbiusabbildung oder (gebrochen) lineare Funktion genannt, bezeichnet in der Mathematik eine konforme Abbildung der Riemannschen Zahlenkugel auf sich selbst.

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Optische Achse (Optik)

Strahlengang an einer Sammellinse. Die optische Achse befindet sich in der Mitte Als optische Achse, kurz OA, bezeichnet man die Symmetrieachse eines rotationssymmetrischen optischen Systems.

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Paraxiale Optik

Die paraxiale Optik, auch gaußsche Optik oder Optik erster Ordnung, ist eine Vereinfachung der geometrischen Optik, bei der nur Lichtstrahlen betrachtet werden, die mit der optischen Achse kleine Winkel bilden und kleine Abstände von ihr haben (sog. paraxiale Strahlen).

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Polarisation

stehenden Welle auf einem Gummifaden. Im Vordergrund wird das Ende des Fadens durch das Futter einer Bohrmaschine im Kreis geführt. Dadurch entsteht eine zirkuläre Schwingung. Zwei parallele Metallstangen erlauben eine freie Bewegung des Gummis in waagerechter, nicht aber in senkrechter Richtung. Dadurch schwingt das Gummi hinter den Stangen nur noch in einer Ebene. Dies entspricht linearer Polarisation. Die Polarisation einer Transversalwelle beschreibt die Richtung ihrer Schwingung.

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Sammellinse

Drei Strahlenbündel, die auf die Brennebene fokussiert werden.Die Mittelpunktsstrahlen gehen ungebrochen durch die Linse.Roman Liedl, Norbert Netzer: ''http://aux.uibk.ac.at/c70203/physiologische_optik.pdf Physiologische Optik''. Universität Innsbruck. S. 10. Bildentstehung bei einer Sammellinse. Berechnung mit der Linsengleichung. Das Bild eines Fensters im Rauminneren unter einer Sammellinse (Lupe). Weit entfernte Gegenstände (hier: die Häuser) werden scharf, wenn sich die Linse im Abstand ihrer Brennweite von der Projektionsfläche befindet. Starke Linsen erzeugen kleine Bilder. Eine Sammellinse, im Allgemeinen und insbesondere für die Anwendung im sichtbaren Wellenlängenbereich auch Kollimator-, Konvex- oder Positivlinse genannt, ist eine sphärisch geschliffene Linse mit positiver Brechkraft.

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Snelliussches Brechungsgesetz

Reflexion eines Lichtstrahls beim Eintritt in Glas. Der nach rechts oben reflektierte Strahl hat den gleichen Winkel zum Lot auf die Oberfläche wie der von links oben einfallende Strahl (jeweils 60°). Der Winkel des ins Glas eindringenden Strahls (Brechungswinkel) beträgt bei diesem Versuch 35°. Das Glas hat einen größeren Brechungsindex als Luft. Das Brechungsgesetz, auch Snelliussches Brechungsgesetz, Snelliussches Gesetz oder Snellius-Gesetz beschreibt die Richtungsänderung der Ausbreitungsrichtung einer ebenen Welle beim Übergang in ein anderes Medium.

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Sphäre (Mathematik)

2-Sphäre Unter einer Sphäre (wie althochdeutsch spera von griechisch sphaira „Ball, Kugel, Himmelskugel“) versteht man in der Mathematik die Oberfläche einer Kugel und die Verallgemeinerung davon auf beliebig hohe Dimensionen.

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Tangens und Kotangens

Schaubild der Tangensfunktion (Argument ''x'' im Bogenmaß) Schaubild der Kotangensfunktion (Argument ''x'' im Bogenmaß) Tangens und Kotangens sind trigonometrische Funktionen und spielen in der Mathematik und ihren Anwendungsgebieten eine herausragende Rolle.

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Vektor

Im allgemeinen Sinn versteht man in der linearen Algebra unter einem Vektor (lateinisch vector „Träger, Fahrer“) ein Element eines Vektorraums.

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Leitet hier um:

ABCD-Matrix, Strahlmatrix.

AusgehendeEingehende
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