Lehrveranstaltungshandbuch ABT
Abbildungstheorie
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: ABT
Version: 4 | Letzte Änderung: 19.09.2019 15:07 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Abbildungstheorie |
|---|---|
| Anerkennende LModule | ABT_BaET, ABT_BaOPT |
| Verantwortlich |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Gültig ab | Wintersemester 2022/23 |
| Niveau | Bachelor |
| Semester im Jahr | Wintersemester |
| Dauer | Semester |
| Stunden im Selbststudium | 78 |
| ECTS | 5 |
| Dozenten |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Voraussetzungen | Reihenentwicklungen Differentialrechnung Integralrechnung mehrerer Variabler Grundlagen der Fourier-Transformation geometrische Optik Grundlagen der Wellenoptik |
| Unterrichtssprache | deutsch |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
| Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt: Optik für Ingenieure. Grundlagen (Springer) |
| Hecht: Optik (Oldenbourg) |
| Perez: Optik (Spektrum Akademischer Verlag) |
| Goodman: Introduction to Fourier Optics (Roberts and Co. Publishers) |
| Kurz, Lauterborn: Coherent Optics (Springer) |
Abschlussprüfung
| Details |
So weit die Prüfungszahl nicht zu groß ist, wird eine mündliche Prüfung gegenüber einer schriftlichen Prüfung bevorzugt. In der Prüfung werden auf unterstem Kompetenzniveau Kenntnisse abgefragt. Dies sind beispielsweise die Namen der 5 Seidelfehler, die Benennung deren Ursache, das Erscheinungsbild ihrer Punktbilder und die Benennung einiger Strategien zu deren Beseitigung. Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Skizze eines optischen Aufbaus gezeigt wird und die zu prüfende Person diesen gedanklich in Funktionsgruppen zerlegen kann und die jeweiligen kritischen Punkte im Hinblick auf die Abbildungsqualität identifizieren kann. Eine ander prüfbare Fertigkeit ist beispielsweise das Umrechnen einer kohärenten optischen Transferfunktion in eine inkohärente optische Transferfunktion. Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Aufgaben können sein, ein optisch abbildendes System oder ein Messystem auszulegen oder aber ein nicht hinreichend gut funktionierendes optisches System auf Zielspezifikationen hin zu optimieren. In einer geführten Diskussion kann dabei sehr genau festgestellt werden, ob die zugrundeligenden Prinzipien sicher und proaktiv angewandt werden, ob Querschlüsse gezogen werden können und ob in einer Zusammenschau mit hinreichendem Überblick gedacht und agiert wird. |
|---|---|
| Mindeststandard | Mindestens 50 % der Fragen richtig beantwortet |
| Prüfungstyp | mündliche Prüfung, strukturierte Befragung |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Kenntnisse | Mathematik 2D-Fourier-Transformation Linearitätstheorem Ähnlichkeitstheorem Verschiebungstheorem Faltungstheorem Autokorrelationstheorem Fourier-Transformierte ausgewählter Funktionen Hilbert-Raum Skalarprodukt Norm Entwicklung nach Basisvektoren Vollständigkeit Deltafunktionale Definition in mehreren Dimensionen, ursprungsverschoben Siebende Eigenschaft mathematische Äquivalenzdarstellungen Kohärenz Darstellung als Korrelationsfunktionen zeitliche Kohärenz und Wiener-Chintschin Theorem räumliche Kohärenz und Van-Cittert-Zernike Theorem Lineare Systemtheorie in 2 Dimensionen angewendet auf optische Systeme Punktbild in Feldstärke und Intensität Optische Transferfunktion für Feldstärke und Intensität Amplitude als Modulationstransferfunktion Phase als Phasentransferfunktion Zusammenhang mit Punktbild Zusammenhang mit Pupillenfunktion Zusammenhang mit Wellenfrontaberrationsfunktion Mathematischer Zusammenhang von kohärenter und inkohärenter optischer Transferfunktion kohärente und inkohärente Grenzauflösung Zuordnung von Feldstärke und Intensität zu Kohärenz und Inkohärenz Abbildungsfehler Seidelfehler Punktbilder Phasendarstellung in der Pupillenebene Ursachen für die einzelnen Fehler Strategien für die Fehlervermeidung und -kompensation Zernike Polynome Phasenmessverfahren Shack-Hartmann Sensor Shearing-Platte |
| Fertigkeiten | Fourier-Transformationen unter Benutzung der Fourier-Theoreme sicher berechnen Optische Systeme analysieren Kohärente oder inkohärente optische System identifizieren Die kohärente und inkohärente optische Systemtheorie sicher anwenden Abbildungsfehler erkennen und differenziert benennen Aufbauten zur Phasenmessung und Bestimmung optischer Abbildungsfehler konzipieren |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
|
keine |
| Begleitmaterial | Skript als Datei |
|---|---|
| Separate Prüfung | Nein |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Fertigkeiten | Optische Aufbauten selber planen und realisieren Optische Aufbauten justieren mit kommerziellen Softwarepaketen Messdaten auswerten Daten graphisch darstellen Impulsantworten und Übertragungsfunktionen messen Impulsantwort aus der Übertragungsfunktion berechnen Übertragungsfunktion aus der Impulsantwortfunktion berechnen Eine Lichtquelle mit kontinuierlich einstellbarem Kohärenzgrad aufbauen Übertragungsverhalten eines Objektivs in Abhängigkeit vom Kohärenzgrad bestimmen und diskutieren Modulationstransferfunktion eines Objektivs in Abhängigkeit von der Blende messen und diskutieren Wissenschaftlichen Bericht verfassen Aufgabenbestellung beschreiben Lösungsansatz darstellen Versuchsaufbau erläutern Verarbeitung der Messdaten darlegen Fehlerrechnung durchführen Ergebnis präsentieren und kritisch diskutieren |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Praktikum | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
|
keine |
| Begleitmaterial |
Anleitungen zu den Versuchen als herunterladbare Dateien. Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien. |
|---|---|
| Separate Prüfung | Ja |
Separate Prüfung
| Prüfungstyp | Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum) |
|---|---|
| Details | 1) Übungsaufgabe mit fachlich / methodisch eigeschränktem Fokus lösen - Vor Antritt des Praktikums sind zu Hause ausgearbeitete Aufgaben vorzulegen. 2) Fachgespräch zu besonderen Fragestellungen - Die Grundideen zum Versuch werden vor dessen Durchführung im Gespräch erfragt. 3) Projektaufgabe (im Team) bearbeiten Je nach Studierendenzahl werden die Versuche alleine (bevorzugt) oder zu zweit durchgeführt. - Versuchsaufbauten müssen selber aufgebaut und justiert werden - Mit den selber errichteten Versuchsaufbauten müssen Messdaten gewonnen werden 4) Anfertigung eines Versuchsprotokolls. Geprüft wird auf - Vollständigkeit - Wissenschaftlichkeit und Präzision der Sprache - Richtigkeit - Verständnis der Zusammenhänge und Interpretation der Ergebnisse |
| Mindeststandard | Alle schriftlichen Aufgaben müssen bearbeitet sein. Die Grundideen des Experimentes müssen verstanden sein. Alle Versuche müssen durchgeführt worden sein Die Versuchsausarbeitungen müssen frei von systematischen Fehlern sein. |
Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME
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