Lehrveranstaltungshandbuch LMK
Lichtmikroskopie
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: LMK
Version: 1 | Letzte Änderung: 19.09.2019 15:08 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Lichtmikroskopie |
|---|---|
| Anerkennende LModule | LMK_BaET, LMK_BaET |
| 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 | Mathematik: Vektorrechnung komplexe Zahlen Physik / Optik: geometrische Optik Wellenoptik |
| Unterrichtssprache | deutsch |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
| keine |
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 Baugruppen, die in jedem Mikroskop enthalten sind, der Auflicht- und Durchlicht Strahlengang in einem Mikroskop mit Köhler'scher Beleuchtung, der Einbauort von Ringblende und Phasenring in einem Zernike Phasenmikroskop oder der Grund für die Richtungssensitivität in einem Mikroskop mit Differentiellen Interferen Kontrast. Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erforderlichen technischen Schlüsselparameter von Bauteilen in Mikroskopen berechnet werden, entweder auf der Basis von vorgegebenen Anwendungs-Spezifikationen oder auf der Basis von anderen, bereits verbauten Komponenten. Ebenso kann geprüft werden, ob die Einrichtung der Köhlerschen Beleuchtung begründet(!) in allen Schritten beschrieben werden kann. Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Eine Aufgabe könnte sein, den Krümmungsradius einer Linsenoberfläche mit einem Mikroskop zu bestimmen. Hier ist die Auswahl des richtigen Mikroskopes entscheidend und auch der Messvorgang und die Auswertung bedürfen einer gut entwickelten Methodenkompetenz. EIne weitere Aufgabe könnte sein, die Phasenverschiebung zwischen zwei Objektstrukturen quatitativ auszumessen. |
|---|---|
| Mindeststandard | Mindestens 50 % der Fragen richtig beantwortet |
| Prüfungstyp | mündliche Prüfung, strukturierte Befragung |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Kenntnisse | Schärfentiefe geometrisch-optische, gegenstandsseitig Nah- und Fernpunkt hyperfokale Distanz wellenenoptische, bildseitig Amplituden- und Phasenobjekte Lambert-Beersches Gesetz Optische Dichte Phase, Brechzahl und optischer Weg Abbe'sche Theorie der Bildentstehung Relative Phasenlage der Beugungsordnungen bei Amplitudenobjekten bei Phasenobjekten Phasenmikroskop mit Phasenplättchen Lage und Größe der nullten Beugungsordnung räumliche Kohärenz Beugungsartefakte nach Zernike Lage und Größe der nullten Beugungsordnung räumliche Inkohärenz Babinet'sches Prinzip Beugungsartefakte Kontrastfunktion Dämpfung im Phasenring Kohärenz Sichtbarkeit von Interferenz zeitliche Kohärenz Länge von Wellenpaketen spektrale Zusammesetzung von Wellenpaketen Zeitversatz beim Eintreffen von Amplituden-geteilten Wellenpaketen zeitlicher schneller Wechsel von Interferenzmustern Kohärenzzeit räumliche Kohärenz ortsgeteilte Wellenpakete Phasenverschiebung zwischen ortsgeteilten Wellenpaketen in Abhängigkeit von der Quellpunktlage räumliche Überlagerung von Interferenzmustern räumliche Kohärenzlänge Interferometer Michelson Kompensationsplatte zweites Interferenzbild Mach-Zehnder Phasensprünge bei Reflexion Komplementarität der Interferenzbilder Kontrast bei ungleicher Teilung Eindeutigkeit von Interferenzmustern Weißlichtinterferometer Interferenzfarben und Kontrastfunktion Interferenzmikroskop nach Linnik abgeglichene Objektive nach Michelson Objektive mit großem Arbeitsabstand nach Mirau Schwarzschild Optiken Differentieller Interferenzkontrast Doppelbrechung Modifikation des Huygen'schen Prinzips Indikatrix Wollaston-, Nomarksi- und Smith Prismen Aufspaltung unter der Auflösungsgrenze Interferenzfarben Basisgangunterschied und Lambda Platte Kohärenzbedingungen im DIC zeitlich räumlich Polarisation Transmissions-Interferenzmikroskope Leitz'sches Mach-Zehnder Interferenzmikroskop Interphako Mikroskop |
| Fertigkeiten | Schärfentiefen berechnen optische Dichten, Dynamik von Bildern und Absorptionskoeffizienten ineinander umrechnen Phasensprünge an Grenzflächen bestimmen Lage und Größen von Phasenringen und Ringblenden in Zernike Phasenmikroskopen berechnen Stärke von Beugungsordnungen berechnen und daraus Kontraste ermitteln zeitliche Kohärenz aus spektraler Bandbreite in Wellenlängen und Frequenzen abschätzen räumliche Kohärenz aus Quellgröße und Entfernung abschätzen Strahlengänge von den verschiedenen Interferenzmikroskopen zeichnen und erläutern Bei den verschiedenen Interferenzmikroskopen die Kohärenzanforderungen berechnen Aus Interferogrammen Geometrien berechnen Farben bei Weißlichtinterferenz vorhersagen Konstruktionsprinzipien verschiedener Mikroskope erläutern und miteinander vergleichen |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
|
keine |
| Begleitmaterial | Skript als herunterladbare Datei |
|---|---|
| Separate Prüfung | Nein |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Fertigkeiten | Köhlersche Beleuchtung einstellen Längen- und Winkelabgleich in Interferometern durchführen Objekte für die Mikroskopie präparieren Mikroskope aufbauen und justieren und bedienen, insebesondere Hellfeld Dunkelfeld Auflicht Durchlicht Zernike Phasenokntrast Linnik Interferenzkontrast Differentieller Interferenzkontast bei gegebenem Objekt geeignetes Mikroskopisches Verfahren auswählen Optische Artfeakte sicher erkennen und von Bildstrukturen unterscheiden Bildqualität beurteilen Quantitative Analysen mit Mikroskopen durchführen, insbesondere Längen Höhen Oberflächentopografien an einem Bild erkennen, welches mikroskopische Verfahren benutzt wurde 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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