Modul

GO - Geometrische Optik

Bachelor Elektrotechnik 2020


PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Elektrotechnik

Version: 1 | Letzte Änderung: 24.09.2019 16:08 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Gartz

Anerkannte Lehrveran­staltungen GO_Gartz
Fachsemester 3
Modul ist Bestandteil des StudienschwerpunktsPHO - Photonik
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Geometrische Optik
Zeugnistext (en) Geometrical Optics
Unterrichtssprache deutsch oder englisch
abschließende Modulprüfung Ja
Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Modulprüfung
Benotet Ja
Frequenz Jedes Semester
Prüfungskonzept

Klausuren mit differenzierten Aufgabentypen der Taxonomiestufen Verstehen, Anwenden, Analysieren und Synthetisieren.
D.h., in den Aufgaben müssen Linsensysteme konstruiert und berechnet werden. Es müssen optische Grundprinzipien verstanden und angewendet werden entsprechend der zuvor analysierten optischen Problemstellungen.

Learning Outcomes
LO1 - Was: Die Studierenden können erkennen, wann die Näherung der Geometrischen Optik Gültigkeit hat. Sie können Strahlengänge der geometrischen Optik berechnen und konstruieren.
Sie können geometrische, optische System, wie Mehrlinser, Mikroskope, Teleskope etc., analysieren, vergleichen, bewerten und beurteilen,
Womit: indem sie in Vorträgen optische Grundprinzipien, Berechnungs- und optische Konstruktionsmethoden, Abbildungsfehler und Linsensysteme u.v.m. kennen lernen,
sowie in Übungen selbstständig vertiefen und in Praktikumsversuchen die Theorien und eigenen Berechnungen durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später eigene Strahlengänge zu entwerfen und mittels mathematischer Formeln im Rahmen der Geometrischen Optik zu berechnen und damit überprüfen zu können und vorhandene optische Systeme für verschiedenste Applikation auswählen und bewerten zu können.
Kompetenzen
Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden

Vermittelte Kompetenzen
Finden sinnvoller Systemgrenzen
Abstrahieren
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge
MINT Modelle nutzen
Technische Systeme analysieren
MINT-Grundwissen benennen und anwenden
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern
Technische Systeme entwerfen
Lernkompetenz demonstrieren
Technische Systeme prüfen
Informationen beschaffen und auswerten
Sich selbst organisieren und reflektieren
Technische Systeme simulieren
Arbeitsergebnisse bewerten

Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Learning Outcomes
LO1 - Was: Die Studierenden können erkennen, wann die Näherung der Geometrischen Optik Gültigkeit hat. Sie können Strahlengänge der geometrischen Optik berechnen und konstruieren.
Sie können geometrische, optische System, wie Mehrlinser, Mikroskope, Teleskope etc., analysieren, vergleichen, bewerten und beurteilen,
Womit: indem sie in Vorträgen optische Grundprinzipien, Berechnungs- und optische Konstruktionsmethoden, Abbildungsfehler und Linsensysteme u.v.m. kennen lernen,
sowie in Übungen selbstständig vertiefen und in Praktikumsversuchen die Theorien und eigenen Berechnungen durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später eigene Strahlengänge zu entwerfen und mittels mathematischer Formeln im Rahmen der Geometrischen Optik zu berechnen und damit überprüfen zu können und vorhandene optische Systeme für verschiedenste Applikation auswählen und bewerten zu können.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Finden sinnvoller Systemgrenzen Vermittelte Kompetenzen
Abstrahieren Vermittelte Kompetenzen
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären Vermittelte Kompetenzen
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge Vermittelte Kompetenzen
MINT Modelle nutzen Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme analysieren Vermittelte Kompetenzen
MINT-Grundwissen benennen und anwenden Vermittelte Kompetenzen
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme entwerfen Vermittelte Kompetenzen
Lernkompetenz demonstrieren Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme prüfen Vermittelte Kompetenzen
Informationen beschaffen und auswerten Vermittelte Kompetenzen
Sich selbst organisieren und reflektieren Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme simulieren Vermittelte Kompetenzen
Arbeitsergebnisse bewerten Vermittelte Kompetenzen
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Anwendung des Reflexionsgesetzes und des Brechungsgesetze auf grundlegende optische System; eigenständige Konstruktion und Berechnung der Strahlengänge am Prisma, Wölbspiegel, dünner Linse, dicker Linse und einfachen Linsensystemen;


Erkennen und Benennen von Abbildungsfehlern und deren Ursachen. Funktion und Problematik von Blenden, Pupillen und Luken erkennen und verstehen.


Die Betrachtungen benötigen keine Hardware und können mit Papier und Bleistift vorlesungsbegleitend durchgeführt werden.

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Ja
Prüfungskonzept

In Präsenzübung und Selbstlernaufgaben werden in den Aufgaben Linsensysteme konstruiert und berechnet. Es müssen optische Grundprinzipien verstanden und angewendet werden.
Formeln wie das Brechungsgesetz und die Abbildungsgleichung müssen verstanden, umgestellt und auf neue Aufgabentypen angewendet werden können.

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Aufbau einer einfachen opt. Anordnung zum Nachweis der Abbildungsgleichung, Justage des Aufbaus, Bestimmung der Brennweite und des Abildungsmaßstabes bei rellen Bildern für unterschiedliche Linsen, Aufbau eines zwei Linsensystems, Bestimung der Brennweite und des Abbildungsmaßstabes des Zweilinsensystems, Ermitteln der Gleichnung für ausgezeichnete Lichtstrahlen, Aufbau einer einfachen optischen Anordnung zur Erzeugung virtueller Bilder, Bestimmung der Brennweite und des Abbildungsmaßstabes bei negativen Linsen (Zerstreuungslinsen), Konstruktion der Strahlen und Bilder eines Zweilinsensystems, Bestimmung der Lage der Hauptebene durch Konstruktion und Rechnung, Bestimmung des Brechungsindex von verschiedenen Probekörpern, Ausmessen und darstellen der Dispersionskurve eines Prismas

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Nein
Prüfungskonzept

In der Vorbesprechung zum Praktikum werden die notwendigen Grundbegriffe abgefragt und das Verständnis der verschiedenen Versuchsabläufe.
In den Praktikumsprotokollen und den dazugehörigen Besprechungen wird die korrekte Anwendung der optischen Grundbegriffe, Formeln und das Analysieren und Darstellen des Lösungswegs überprüft.


© 2022 Technische Hochschule Köln