Matthias Rang: Phänomenologie komplementärer Spektren
Komplementärspektren
Das Ziel des Projekts ist die vollständige abbildungsoptische Beschreibung spektraler Phänomene als Komplementärphänomene. Invertierbarkeit als fundamentale Eigenschaft optischer Abbildungen ist verschiedentlich gezeigt worden. Besondere Aufmerksamkeit haben dabei spektrale Phänomene erfahren. Fraglich ist bis heute zum einen, ob eine verallgemeinerte Invertierungsvorschrift angegeben werden kann, welche eine formal gleichwertige und eindeutige Invertierung beliebiger optischer Experimente gestattet. Zum anderen bedarf die formale Verallgemeinerbarkeit einer zusätzlichen Deutung, da schon einfache inverse Phänomene ihre symmetrischen Eigenschaften beim Übergang von einer phänomenologischen zu einer strahlungsphysikalischen Behandlung verlieren.
Es wird gezeigt, dass inverse optische Phänomene nicht notwendig vollständig invertiert sind. Vor dem Hintergrund einer Analyse der Eigenschaften optischer Räume wird eine verallgemeinerte Invertierungsvorschrift entwickelt, die vollständige, abbildungsoptisch symmetrisierte Invertierungen ermöglicht und die sich auch strahlungsphysikalisch absichern lässt. Für eine verallgemeinerte Form des Experimentum crucis Newtons wird gezeigt, dass vollständig inverse Zustände auch durch wiederholte optische Abbildungen und Mehrfachanwendungen spektral-analysierender Operationen die Eigenschaft der Inversion nicht verlieren und diese folglich als Erhaltungsgröße im »spektralen Zustandsraum« angesehen werden kann. Außerdem lassen sich mit einer neu entwickelten »selbstinvertierenden« Spiegelblende inverse und komplementäre Spektren als sich gegenseitig bedingende spektrale Zustände erzeugen. Mit Hilfe dieser Methode ist es daher möglich, inverse und komplementäre spektrale Zustände als Teile eines verallgemeinerten Zustands aufzufassen.
Bilder zum Vergrößern bitte anklicken.
Spiegelblende
Die Spiegelblende ist zu einem Lehrmittel weiterentwickelt worden, das inzwischen in Serie gefertigt und vertrieben wird und das sich für Demonstrationsexperimente in Schule und Hochschule eignet. Sie stellt ferner die Grundlage einiger neu entwickelter und selbst realisierter komplementäroptischer Großexponate dar, die für eine Ausstellung konzipiert und inzwischen verschiedentlich gezeigt wurden.
Die Spiegelspaltblende (inkl. umfangreiche Experimentieranleitung) kann bezogen werden bei: Bildungswerk Beruf und Umwelt e.V., Brabanter Str. 30, 34131 Kassel. Einen Link zum Produkt finden Sie hier.
Rang, Matthias (2015): Phänomenologie komplementärer Spektren. Berlin: Logos, ISBN: 978-3-8325-3974-0, 430 S., über 50 Farbabbildungen http://www.logos-verlag.de/cgi-bin/engbuchmid?isbn=3974&lng=deu&id=
Rang, Matthias & Grebe-Ellis, Johannes (2009): Komplementärspektren: Experimente mit einer Spiegel-Spalt-Blende. Mathematisch-Naturwissenschaftlicher Unterricht, 62. Jg. (4): 227-230
Zurück zu den Dissertationsprojekten
zuletzt bearbeitet am: 30.09.2015
