Modul

SRF - Strahlung, Radiometrie, Fotometrie

Bachelor Elektrotechnik 2020


PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Elektrotechnik

Version: 1 | Letzte Änderung: 28.09.2019 22:09 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Gartz

Anerkannte Lehrveran­staltungen SRF_Gartz
Fachsemester 4
Modul ist Bestandteil des StudienschwerpunktsPHO - Photonik
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Radiometrie, Fotometrie, Strahlungs Optik
Zeugnistext (en) Radiometry, Photometry, Radiation 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 die Begriffe, wie die Radiometrischen- und die Fotometrischen Grundgrößen, der Begriff des Raumwinkels, verstanden und angewendet werden.
Die optischen Zusammenhänge, wie z.B. das Strahlungsübertragungsgesetz, müssen zur Lösung von zu analysierenden optischen Fragestellungen verstanden und angewendet werden.
Verstandene und erinnerte Formeln und Prinzipien müssen zur Lösung neuer Aufgabentypen umgestellt und kombiniert (synthetisiert) werden.

Learning Outcomes
LO1 - Was: Die Studierenden können Licht- und Strahlungsquellen ausmessen, charakterisieren, analysieren, vergleichen und bewerten. Sie können die Spektren von Strahlungsquellen berechnen und beurteilen und Licht und optische Strahlung differenzieren.
Womit: indem sie in Vorträgen die Radiometrischen- und Fotometrischen Grundgrößen sowie die Strahlungsübertragungsgesetze kennen gelernt haben, sowie die physikalischen Grundprinzipien zur Strahlungserzeugung und die Theorie zur Berechnung der Spektren von Hohlraumstrahlern.
Indem sie in Übungen die Theorie und Berechnungen selbstständig vertiefen und in Praktikumsversuchen die Theorien und eigenen Berechnungen durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später eigene Strahlungs- oder Lichtquellen und Messsystem zur Beurteilung von Strahlungsquellen zu entwerfen und mittels mathematischer Formeln relevante optische charakterisierende Größen der Quellen zu berechnen. Um später bestehende Licht- und Strahlungsquellen für verschiedenste Beleuchtungs-Applikation auszuwählen und zu bewerten.
Kompetenzen
Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme simulieren
Technische Systeme entwerfen

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
Technische Systeme prüfen
MINT-Grundwissen benennen und anwenden
Informationen beschaffen und auswerten
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern
Arbeitsergebnisse bewerten
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
Lernkompetenz demonstrieren
Sich selbst organisieren und reflektieren
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden

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 Licht- und Strahlungsquellen ausmessen, charakterisieren, analysieren, vergleichen und bewerten. Sie können die Spektren von Strahlungsquellen berechnen und beurteilen und Licht und optische Strahlung differenzieren.
Womit: indem sie in Vorträgen die Radiometrischen- und Fotometrischen Grundgrößen sowie die Strahlungsübertragungsgesetze kennen gelernt haben, sowie die physikalischen Grundprinzipien zur Strahlungserzeugung und die Theorie zur Berechnung der Spektren von Hohlraumstrahlern.
Indem sie in Übungen die Theorie und Berechnungen selbstständig vertiefen und in Praktikumsversuchen die Theorien und eigenen Berechnungen durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später eigene Strahlungs- oder Lichtquellen und Messsystem zur Beurteilung von Strahlungsquellen zu entwerfen und mittels mathematischer Formeln relevante optische charakterisierende Größen der Quellen zu berechnen. Um später bestehende Licht- und Strahlungsquellen für verschiedenste Beleuchtungs-Applikation auszuwählen und zu bewerten.
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 simulieren Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme analysieren Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme entwerfen Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme prüfen Vermittelte Kompetenzen
MINT-Grundwissen benennen und anwenden Vermittelte Kompetenzen
Informationen beschaffen und auswerten Vermittelte Kompetenzen
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern Vermittelte Kompetenzen
Arbeitsergebnisse bewerten Vermittelte Kompetenzen
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten Vermittelte Kompetenzen
Lernkompetenz demonstrieren Vermittelte Kompetenzen
Sich selbst organisieren und reflektieren Vermittelte Kompetenzen
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden Vermittelte Kompetenzen

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Anwendung der prinzipieller Umrechnung von Strahlungsphysikalischen, Radiometrischen Größen in Fotometrische Größen für alle relevanten Grundgrößen.
Umrechnung der Wellenlänge der Strahlung von z.B. Leuchtdioden in Photonenenergie, Wellenzahl und Frequenz;
Beschreiben der verschiedenen in der Natur vorkommenden Streuarten. Überprüfen der Strahlungsausbeute verschiedenartiger Strahlungsquellen;
Berechnung der Hohlraumstrahler Spektren und deren Maximumlage sowohl in der Frequenzdarstellung als auch in der Wellenlängendarstellung.
Anwenden der Strahlungsgesetz für verschiedene thermische Strahler bei verschiedenen Strahlertemperaturen.

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

In Präsenzübungen und Selbstlernaufgaben werden z.B. radiometrischen Grundgrößen und die charakteristischen Größen des Hohlraumstrahlers analysiert und die relevanten physikalischen Größen dieser Systeme basierend auf den verstandenen optischen Grundprinzipien und Begriffen berechnet.
Es wird überprüft, ob die Grundbegriffe und optischen Prinzipien verstanden wurden und angewendet werden können.
Neue Aufgabentypen werden vorgestellt, die analysiert und gelöst werden müssen, basierend auf den verstanden Prinzipien und Formeln, die dazu umgestellt und kombiniert werden müssen.

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Aufbau einer Messanordnung und Vermessung des Emissionsvermögens, des Absorptionsvermögens, Messungen mit dem Bolometer;
Aufbau einer Messanordnung und Vermessung von Strahlungsphysikalischen und Fotometrischen Größen;
Spektrale Vermessung von Leuchtdioden;
Aufbau einer Messanordnung zum Vermessen des  Zeitverhaltens von verschiedenen Lichtquellen;
Aufbau einer Messanordnung und Durchführung von Absorptionspektroskopie.

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

In der Vorbesprechung zum Praktikum, dass möglichst in Teamarbeit durchgeführt wird, werden die notwendigen Grundbegriffe abgefragt und das Verständnis der verschieden Versuchsabläufe.
In den Praktikumsprotokollen und den dazugehörigen Besprechungen wird die korrekte Anwendung der optischen Grundbegriffe, Formeln, Verfahren und das Analysieren und Darstellen des Lösungswegs überprüft.


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