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Optik und Photonik

Die Optik wird traditionell in die geometrische Optik und die Wellenoptik eingeteilt. In der geometrischen Optik wird die Ausbreitung des Lichts mit Hilfe von Strahlen beschrieben, die Wellenoptik hingegen fasst Licht als elektromagnetische Wellen auf.
Die Photonik bezieht den Teilchencharakter von Licht ein – Photonik ist ein Kunstwort aus Photon und Elektronik.

Phänomene wie Brechung und Reflexion können mit der geometrischen Optik beschrieben werden, für die Erklärung von Interferenzerscheinungen hingegen ist die Wellenoptik notwendig.

Im Schülerlabor kann ein typisches optisches Instrument, ein Spektrometer aufgebaut werden. Beim Justieren der Komponenten, wie z.B. Linsen und Spiegeln, werden v.a. Kenntnisse aus der geometrischen Optik benötigt, zur Erklärung der Funktionsweise des wichtigsten Bauteils eines Spektrometers, dem Gitter, wird hingen die Wellenoptik benötigt.

Die Erfindung des Lasers prägte die Optik entscheidend, im Schülerlabor kann ein Stickstofflaser aus nicht mehr als etwas Aluminium und Kunststoff sowie einigen Schrauben aufgebaut werden.
In einem weiteren Experiment können mit einem Stickstofflaser nur wenige Mikrometer große Strukturen in eine Kunststofffolie eingeschrieben werden.

Dem Wort nach untersucht die Photonik das optische Pendant des Halbleiters, den „photonischen“ Kristallen, in welchen sich Photonen in ähnlicher Weise beschreiben lassen wie Elektronen in Halbleitern.

Darüber hinaus ist Photonik aber auch ein Schlagwort für viele moderne optische Technologien, wie z.B. der .

Im Schülerlabor können nur mit Hilfe eines Laserstrahls kleine Kügelchen aus Polystyrol eingefangen und manipuliert werden.

An der Fakultät für Physik der Universität Karlsruhe beschäftigen sich das Institut für Theoretische Festkörperphysik und das Institut für Angewandte Physik mit optischen Technologien.