Elektrizität, Magnetismus, Optik
A Study on Liquid Crystal Display (LCD) in Optoelectronics
Research Paper (postgraduate) from the year 2011 in the subject Physics - Optics, Wilberforce Island, language: English, abstract: Liquid crystals are understood not to emit light directly. The idea of liquid crystal display (LCD) is that they use the light modulating properties of liquid crystals. These LCDs are used in a wide range of applications including computer monitors, gaming devices, video players, watches, clock display, calculators and many more.The aim of our study is to show how with the use of the concept of LCs, LCDs have replaced older display methods such as Cathode Ray tube displays in display in modern devices like computer monitor display. We talk about the history, quality control, classifications and uses of LCDs. The advantages of these LCDs have proved to be far more over the CRTs. It is concluded that LCDs are currently the best for monitor and screen applications.
Aufbau und Charakterisierung eines Anregungsfiltersystems für die laseroptische Tomographie
Bachelorarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Physik - Optik, Note: 1,6, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (Laser Zentrum Hannover), Sprache: Deutsch, Abstract: Die scannende laseroptische Tomographie (SLOT) (engl.: Scanning Laser Optical Tomography) ist ein Bildgebungsverfahren, welches am Laser Zentrum Hannover e.V. erforscht wurde und eine Weiterentwicklung der optischen Projektionstomographie (OPT) ist. Zur effizienten Erzeugung eines breiten Spektralbereichs für das SLOT-Verfahren wurde ein Filtersystem konstruiert, welche die Weißlichtquelle an das SLOT-System koppelt. Das SLOT-Verfahren nutzt zur dreidimensionalen Bildkonstruktion die Anregung sogenannter Fluorophore in mesoskopischen Präparaten mit sichtbarem Licht. Dieses sichtbare Laserlicht wird mittels Laserdioden erzeugt, deren mögliche Anzahl im SLOT-Aufbau jedoch begrenzt ist und so nicht der ganze sichtbare Spektralbereich genutzt werden kann. Mit einer Weißlichtquelle kann ein breiter Spektralbereich ohne die Verwendung zusätzlicher Laserdioden abgedeckt werden. Anforderungen erfordern für das SLOT-Verfahren einen sicheren Umgang mit der Weißlichtquelle, eine Reduzierung des Infrarotbereichs, um ein Erhitzen der Präparate zu verhindern, und eine Erzeugung variabler Bandpässe, um den sichtbaren Wellenlängenbereich einzustellen. Hierzu wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein Anregungsfiltersystem konzipiert und aufgebaut. Im Bereich IR-Filterung des Anregungsfiltersystems wurden vier Cold Mirrors verbaut. Theoretische Berechnungen ergaben für den Spektralbereich von 400nm bis 800nm eine Reduktion von 19,74% und von 800nm bis 2400nm eine Reduktion von 99,98%. Um den sichtbaren Spektralbereich einzustellen, wurden zwei in Serie geschaltete linear variable Filter in den Bereich Variabler Bandpass installiert, die durch Verschiebung den Spektralbereich selektieren. Diese Filter wurden charakterisiert und deren Kantenwellenlängen ermittelt. Um möglichst schmale Bandpässe zu erzeugen, wurde eine achromatische Zylinderlinse vor die linear variablen Filter installiert. Diese erzeugt ein Strahlblatt, welches einen geringeren Bereich auf diesen Filtern abdeckt.Die anschließende Leistungsmessung ergab im Spektralbereich von 430nm bis 710nm eine reduzierte Leistung von 78,45mW. Entgegen der Erwartung weicht nicht nur der theoretisch ermittelte Spektralbereich vom experimentell ab, sondern auch die erwartete Gesamtleistung um 70,08%. Trotz dieser Abweichungen eröffnet dies die Möglichkeit einer effizienteren Anregung von Fluorophoren, wodurch ein stärkeres Fluoreszenzsignal generiert werden kann und zu einem besseren Kontrast im Bild führt.
Aufbau und Charakterisierung eines Systems zur Mikrobearbeitung mit Ultrakurzpulslaser
Diplomarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Physik - Optik, Note: 1,3, Hochschule München, Sprache: Deutsch, Abstract: Seit der ersten experimentellen Realisierung eines Lasers im Jahr 1960 durchT.H. Maiman ist das Gebiet der Laserphysik stark expandiert. Die Entdeckungund Weiterentwicklung unterschiedlichster Lasermaterialien führte zu einem weiten Anwendungsbereich, dass sich von Medizin über Materialbearbeitung bis hin zur Telekommunikation erstreckt.Im Bereich der Mikrobearbeitung hat sich der Laser als sehr nützliches Instrument erwiesen. Durch seine Flexibilität und seiner Fähigkeit nahezu jedes Material bearbeiten zu können, ist sein Einsatzgebiet scheinbar grenzenlos.Aufgrund seiner Bearbeitung ist es möglich, die Effektivität von Bauteilen zu erhöhen. So erfahren Oberflächen nach einer Strukturierung mit dem Laser eine Verbesserung ihrer tribologischen Eigenschaft.Ein Gebiet, in dem zunehmend geforscht wird, ist das Laserritzen von Solarzellen. Mit herkömmlichen Methoden getrennte Solarzellen weisen durch lokale Kurzschlüsse Wirkungsgradverluste bis zu 30 % auf. Das neuartige Laserritzverfahren für mono- und polykristalline Silicium-Wafer ermöglicht eine saubere und kostengünstigere Separierung.Eines der ersten Anwendungen in der Mikrobearbeitung ist das Bohren von Löchern.Mit Durchmessern von weniger als 20 ¿m ist diese Applikation für die Herstellungvon Druckerdüsen oder Mikro-Filtern unverzichtbar geworden.Auch im kommerziellen Bereich hat sich der Laser etabliert. Eine Laseranlage zumBeschriften und Markieren von Oberflächen gehört heutzutage zur Standard-Ausrüstung wenn es darum geht, hohe Durchsatzraten zu erzielen.
Characterisation of metallic particle distributions by scanning near-field optical microscopy (SNOM) in simultaneous reflection and transmission mode
Bachelor Thesis from the year 2014 in the subject Physics - Optics, grade: 1,3, Free University of Berlin, language: English, abstract: Unlike conventional optics, scanning near-field optical microscopy (SNOM) overcomes the Rayleigh criterion and can therefore achieve better resolutions than conventional optical microscopes. This feature is utilized to measure the optical properties of different silver particle distributions on a glass surface. This paper mainly lays focus on intensity correction of the optical data due to topographical artifacts, analysis of plasmonic behavior and a tentative representation of the optical data. The simple approach for optical artifact correction has been shown to yield qualitative success, with necessity of improvement for quantitative results. Given the conditions of the experiment, it has also been observed that plasmonic coupling seems to have a greater impact on the small observed particles. The tentative representation of the optics suggests that the larger particles are able to emit light by absorption of electromagnetic energy from their surrounding.
Charakterisierung und Parameterabhängigkeit komplexer Muster in einer Einspiegelanordnung
Diplomarbeit aus dem Jahr 2001 im Fachbereich Physik - Optik, Note: 1,7, Universität Münster, Sprache: Deutsch, Abstract: Können wir die Welt der Muster neu definieren, indem wir Licht in einer einzigen Spiegelebene tanzen lassen? Diese Forschungsarbeit taucht ein in das faszinierende Feld der Musterbildung in einer Einspiegelanordnung, in der Natriumdampf als nichtlineares Medium die Leinwand für optische Phänomene bildet. Ziel ist es, die komplexen Muster zu entschlüsseln, die in diesem einzigartigen Aufbau entstehen, ihre Abhängigkeit von verschiedenen Parametern zu kartieren und eine neue, bisher unentdeckte Musterform zu enthüllen. Von klassischen Hexagonen bis hin zu rätselhaften Quasimustern und überraschenden Überstrukturen - die Arbeit navigiert durch ein Kaleidoskop optischer Gebilde, wobei die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse stets im Fokus steht. Ein besonderes Augenmerk gilt der Kollimationskontrolle des Laserstrahls, einem kritischen Faktor für die Erzeugung stabiler und präziser Muster. Verschiedene Auskopplungsmethoden, darunter der Einsatz von Mikroskopobjektiven und Linsensystemen, werden detailliert analysiert, um die optimale Konfiguration für eine zuverlässige Mustererzeugung zu identifizieren. Diese Studie beleuchtet nicht nur die Schönheit und Vielfalt optischer Muster, sondern leistet auch einen Beitrag zum Verständnis der fundamentalen Prinzipien der nichtlinearen Optik und der optischen Rückkopplung. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für Anwendungen in Bereichen wie optische Datenverarbeitung, Metamaterialien und die Entwicklung neuartiger optischer Sensoren. Tauchen Sie ein in die Welt der Lichtmuster und entdecken Sie die verborgenen Symmetrien und komplexen Strukturen, die in der einfachen Eleganz einer Einspiegelanordnung verborgen liegen. Entdecken Sie die Parameterabhängigkeit und die Feinheiten der optischen Rückkopplung in dieser experimentellen Untersuchung zur Erzeugung von Mustern in der nichtlinearen Optik unter Nutzung von Natriumdampf. Untersucht werden Hexagone, Quasimuster und andere komplexe Strukturen, wobei die Bedeutung der Kollimationskontrolle für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse hervorgehoben wird. Diese Arbeit leistet einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der Musterbildung und ihrer potenziellen Anwendungen und wirft gleichzeitig ein neues Licht auf die verborgenen Feinheiten der nichtlinearen Dynamik. Lassen Sie sich von der Schönheit und Komplexität der Musterbildung verzaubern und entdecken Sie die faszinierenden Möglichkeiten, die sich durch die präzise Manipulation von Licht eröffnen.
Developing High-Finesse Cavities for Phase Contrast Electron Microscopy
Research Paper (postgraduate) from the year 2014 in the subject Physics - Optics, University of California, Berkeley , language: English, abstract: The transmission electron microscope is an indispensable tool in science, with applications across medicine, materials science, and geology, among others. However, it is limited in its ability to operate with Zernike phase contrast, a technology commonplace in light microscopy. Zernike phase contrast can be obtained, but only by using carbon-film phase plates or similar methods, all of which are short-lived. Electrons moving close to the speed of light cause damage as they bombard the phase plates. The phase plates need to be replaced frequently, which introduces inconsistencies due to variations between the plates as they are replaced. The purpose of this paper is to demonstrate the plausibility of utilizing ponderomotive forces within an optical cavity to achieve phase contrast, creating a laser-based phase plate, thereby replacing the carbon films and eliminating swapping. We approach this problem by using a Fabry-Perot to concentrate the laser power to be able to achieve the necessary electron phase shift with conventional CO2 lasers. We demonstrate a cavity with finesse of ~24000 and numerical aperture of ~.016, and calculate the laser power needed to be supplied to be ~19W, well within the state of art. These results demonstrate the practicality of laser-based electron microscope phase plates.
Dynamics of optically levitated nanoparticles in high vacuum
Doctoral Thesis / Dissertation from the year 2014 in the subject Physics - Optics, grade: Excellent Cum Laude with Honors, , language: English, abstract: The present thesis investigates the dynamics of optically levitated particles in high vacuum. A levitated nanoparticle in high vacuum constitutes a nanomechanical resonator featuring a small mass and a ultra-high quality factor - significantly higher than that of fabricated nanomechanical resonators, which are approaching fundamental limits of dissipation.The combination of small mass and high quality factor allows for sensing of feeble exotic forces, including gravitational forces, and quantum state preparation. Investigating the quantum behavior of a nanomechanical system and testing the predictions of quantum theory on meso- to macroscopic scales, addresses one of the outstanding challenges of modern physics and will provide answers to fundamental questions on our understanding of the world.The scope of the thesis ranges from a detailed description of the experimental apparatus and proof-of-principle experiments (parametric feedback cooling) to the first observation of phenomena owing to the unique parameters of this novel optomechanical system (thermal nonlinearities). Aside from optomechanics and optical trapping, the topics covered include the dynamics of complex (nonlinear) systems and the experimental and theoretical study of fluctuation theorems, the latter playing a pivotal role in statistical physics.Optically trapped nanoparticles are just beginning to emerge as a new class of optomechanical systems. Owing to their unique mechanical properties, there is clearly a vast and untapped potential for further research. Primary examples of how levitated particles in high vacuum can impact other fields and inspire new research avenues have been the first observation of thermal nonlinearities in a mechanical oscillator and the study of fluctuation relations with a high-Q nanomechanical resonator. Based on recent progress in the field, a plethora of fundamental research opportunities and novel applications are expected to emerge as this still young field matures.
Implementation of a setup for broadband femtosecond transient absorption with kHz acquisition rate
Bachelor Thesis from the year 2013 in the subject Physics - Electrodynamics, grade: 1,1, Free University of Berlin (Fakultät für Physik), language: English, abstract: Unlock the secrets of molecular transformations with this groundbreaking exploration into the realm of ultrafast laser spectroscopy! Journey into the heart of photochemical reactions as this book unveils the implementation of a cutting-edge broadband femtosecond transient absorption setup, meticulously designed for unparalleled precision and sensitivity. From the theoretical underpinnings of 400 nm pump pulse generation to the intricate characterization of pulse amplification systems using advanced techniques like optical autocorrelation, every chapter meticulously builds towards a deeper understanding of light-matter interactions. Discover how noise reduction strategies and chirp management are masterfully employed to achieve optimal temporal resolution, paving the way for groundbreaking discoveries in the field. Witness the power of this innovative setup as it is applied to unravel the transient absorption signature of a biomimetic photoswitch (dMe-MeO-NAIP), shedding light on the intricate mechanisms of photoisomerization and conical intersections. This book is an essential resource for researchers and students alike, offering a comprehensive guide to the principles and applications of femtosecond transient absorption spectroscopy, pushing the boundaries of our knowledge in photochemistry and materials science. Explore the frontiers of ultrafast phenomena and gain invaluable insights into the dynamics of molecular systems with this essential contribution to the field. Dive into the complexities of pulse characterization, unravel the nuances of noise reduction, and master the art of chirp management. Whether you are an experienced researcher or a budding scientist, this book provides the tools and knowledge to unlock the secrets of ultrafast processes and revolutionize your understanding of the molecular world. Experience the thrill of scientific discovery as you delve into the world of femtosecond transient absorption spectroscopy.
Les fondamentaux du laser
Notes (de cours) de l'année 2014 dans le domaine Physique - Optique, note: -, , langue: français, résumé: Certes Einstein avait prévu le phénomène d'émission stimulée dès 1927, mais il a fallu attendre jusqu'en 1960 pour que la première réalisation du laser puisse voir le jour. Ce fut sous la forme du maser optique à rubis construit par Maiman. Environ cinquante ans après leur découverte, les lasers se révèlent toujours un axe de recherche à la fois prometteur et actif dont les applications sont de plus en plus pertinentes et de grand intérêt. Ceci a constitué la motivation principale qui nous a incité à rédiger ce manuel de cours qui s'articule autour des fondamentaux du laser. Nous nous sommes attachés à présenter un contenu simple qui met en relief les notions élémentaires de la physique du laser sans renter dans des détails complexes qui risquent de nuire au message principal que nous voulons transmettre essentiellement aux étudiants débutants en l'occurrence ceux de la licence. Ainsi, nous avons évité les calculs fastidieux qui caractérisent en général des formalismes mathématiques laborieux. Notre démarche consiste donc à vulgariser la présentation de ce cours afin qu'il soit facile d'accès. En bref, ce manuel offre le tout premier contact avec les propriétés du laser et ouvre la voie pour approfondir amplement ses connaissances à ce sujet. Le chapitre 1 est dédié à des généralités au sujet de la lumière laser. Le chapitre 2 présente les mécanismes d'émission spontanée, d'absorption et d'émission stimulée. Dans le Chapitre 3, nous focalisons l'intérêt sur le principe de base du laser. Le Chapitre 4 décortique chacun des éléments qui constituent le dispositif laser. Le Chapitre 5 donne et explique la nature mathématique du faisceau laser en mettant en relief les propriétés de son extension spatiale. Dans le Chapitre 6, il est question de passer en revue les différents types des lasers. Enfin, le Chapitre 7 est consacré à la présentation de quelques applications des lasers.Mots clés: Laser; Emission stimulée; Principe de fonctionnement; Caractéristiques du dispositif laser, Faisceau gaussien; Types du laser; Applications.
Quantenphysik leicht gemacht: Blitzschnell ein vollumfassendes Basiswissen aneigenen und die Materie im Handumdrehen begreifen - inkl. Quanten Wissenstest
Quantenphysik: Tauchen Sie ein in die spannende Welt der kleinsten Teilchen und erlangen Sie faszinierende Erkenntnisse über die Grundlagen aller ExistenzDinge, die an mehreren Orten gleichzeitig sind? Katzen, die zum selben Zeitpunkt tot und lebendig sind? Wenn absurd anmutende Dinge tatsächlich Realität werden, dann sind Sie in der Welt der Quantenphysik angekommen - und welch faszinierende, spannende und atemberaubende Geheimnisse diese bereithält, entdecken Sie in diesem Buch!Die Quantenphysik befasst sich mit den kleinsten Bausteinen der Materie, deren Dimensionen die menschliche Vorstellungskraft übersteigen. Noch dazu erscheint ihr Verhalten dem Verstand zunächst irrational, doch ohne diese physikalischen Gesetze wäre unsere Welt nicht die, die wir kennen. Obwohl es sich dabei um einen hochspezifischen Bereich der Wissenschaft handelt, können auch Nicht-Physiker sich den Mysterien der Quantenphysik annähern, und mit diesem Buch klappt das ganz einfach. Machen Sie sich zunächst mit dem Grundlagenwissen rund um Quanten, Photonen & Co. vertraut und verschaffen Sie sich dank einfach erklärter und laientauglich aufbereiteter Informationen den vollen Durchblick. Anschließend steigen Sie Schritt für Schritt tiefer in die faszinierende Materie ein und setzen sich mit wichtigen Effekten und Gesetzen auseinander: Ob Plancksches Strahlungsgesetz, photoelektrischer Effekt, Heisenbergsche Unschärferelation oder die Frage nach Wahrscheinlichkeiten - hier bringen Sie die wichtigen Aspekte der Quantenphysik in logischen Bezug zueinander und erschließen sich systematisch die entscheidenden Zusammenhänge. Sie sind kein Einstein? Müssen Sie nicht sein! Denn dieses Buch holt Sie genau dort ab, wo Sie stehen, und mit Neugier, Wissensdurst und einer Portion Fantasie erkunden Sie das Universum der Quantenphysik.Basics leicht gemacht: Quanten, Elektronen, Welle-Teilchen-Dualismus, De-Broglie-Gleichung - machen Sie sich in kürzester Zeit fit fürs Fortgeschrittenen-Level.Tiefere Einblicke: Lernen Sie wichtige Versuche, Gesetze, Beweise und Effekte kennen und steigen Sie vertieft in das Thema der Wellenfunktionen ein.Quanten-Profi: Mit Wissen rund um Wahrscheinlichkeiten geht's dann ans Eingemachte und Sie erschließen sich die Welt von Zustandsvektoren, harmonischem Oszillator oder dem Drehimpuls auf Quantenniveau.Prüfen Sie sich: Mit Fragetests am Ende der Kapitel können Sie Ihr Verständnis überprüfen und Wissen dauerhaft abspeichern.Dieses Buch entschlüsselt Ihnen die Rätsel der Quantenphysik und zeigt Ihnen, wie spannend, überraschend und laientauglich die Welt der Physik sein kann. Ob Sie Hobbyphysiker sind, sich schon immer für Quantenphysik interessiert haben oder einfach gerne Neues lernen - hier entdecken Sie faszinierende Zusammenhänge.
Stereoskopische Methoden in der Lichtmikroskopie
Fachbuch aus dem Jahr 2020 im Fachbereich Physik - Optik, , Sprache: Deutsch, Abstract: Das Buch definiert zunächst wichtige stereoskopische Grundbegriffe und liefert einen groben Überblick über die historische Entwicklung des optischen Verfahrens. In einem weiteren Kapitel gelangen allgemeine Methoden der Stereoskopie in der Lichtmikroskopie zur detaillierten Darstellung, wobei eine Differenzierung zwischen auflicht- und durchlichtmikroskopischen Techniken der dreidimensionalen Bildgebung vorgenommen wird. Im Hauptteil der Monografie wird das Augenmerk auf zahlreiche Bildbeispiele aus unterschiedlichen Bereichen der Naturwissenschaften gelenkt. Neben etlichen Untersuchungsobjekten aus Entomologie, Malakologie, Zellbiologie und Mikropaläontologie werden auch verschiedene kristallografische Strukturen im 3D-Bild präsentiert. Abschließend wird noch der Frage nachgegangen, inwieweit stereoskopische Verfahren einen Gewinn für die Lichtmikroskopie darstellen und welche Nachteile im Zusammenhang mit ihrer Anwendung auftreten können. Das Buch wendet sich nicht nur an Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, sondern auch an jenen Leserkreis, welcher erhöhtes Interesse an der Lichtmikroskopie und ihren vielfältigen Methoden zeigt.
Study of the Space Radiation Environment in GEO
Examination Thesis from the year 2009 in the subject Physics - Electrodynamics, The University of Surrey, course: Electronic Engineering, language: English, abstract: The Space radiation environment in GEO has always been a severe challenge to the spacecraft industry. The Spacecraft Environment interaction has been the topic of deep investigation since 1970s to onwards. Very harsh space environment affects the spacecraft in various ways. The current project presents an overview of the characteristics of space radiation environment, its effects on spacecraft electronics and spacecraft operations. The elements of the space radiation environment such as Galactic Cosmic Rays (GCRs), Solar flare protons and trapped electron belt in GEO are explained comprehensively. The effects of hazardous space radiation environment on a GEO spacecraft including spacecraft charging, Total Ionizing Dose (TID), internal charging and Single Event Effects (SEE) are introduced with necessary details. The space radiation environment models currently available are critically analysed and explained in the light of the work of different space researchers. The limitations and risks involved with these models are briefly introduced. The spacecraft design mitigation techniques and design guidelines are presented to help the spacecraft community build the spacecraft capable of surviving in hazardous radiation environment. Then some case studies of GEO satellite anomalies are also briefly explained. The ESA based Space Environment Information System (SPENVIS) software package is utilized for analyzing the temporal, spatial and diurnal variations of radiation environment in geostationary orbit and the simulation results are compared with GOES data. A detailed space radiation environment analysis for a Pakistani geostationary communication satellite Paksat-1R has been undertaken including the trapped electron flux estimation, solar proton flux estimation, Solar cell degradation and cover glass requirements, dose-depth curve for estimating the shielding level required for spacecraft protection and SEU rates calculations of different devices. The necessary comments and suggestions are also included with the analysis.
Tilted fibre Bragg grating sensors with resonant nano-scale coatings