Lehrver­anstaltung

WIB - Wellenoptik, Interferenz, Beugung

PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: WIB

Version: 1 | Letzte Änderung: 05.10.2019 17:07 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben

Langname Wellenoptik, Interferenz, Beugung
Anerkennende LModule WIB_BaET
Verantwortlich
Prof. Dr. Michael Gartz
Professor Fakultät IME
Niveau Bachelor
Semester im Jahr Sommersemester
Dauer Semester
Stunden im Selbststudium 78
ECTS 5
Dozenten
Prof. Dr. Michael Gartz
Professor Fakultät IME
Voraussetzungen Komplexe Zahlen
Mathematik 1 und 2
Physik, allgemeine Wellenlehre
Unterrichtssprache deutsch
separate Abschlussprüfung Ja
Literatur
Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt: Optik für Ingenieure. Grundlagen (Springer)
Hecht: Optik (Oldenbourg)
Bergmann, Schaefer, Bd.3, Optik, de Gruyter
Max Born und Emil Wolf, Principles of Optics, Cambridge University Press
Saleh, Teich, Grundlagen der Photonik, Wiley-VCH
Abschlussprüfung
Details
Klausuren mit differenzierten Aufgabentypen der Taxonomiestufen Verstehen, Anwenden, Analysieren und Synthetisieren.
D.h., in den Aufgaben müssen die Begriffe wie Kohärenz, Interferenz, Beugung und Polarisation verstanden und angewendet werden. Die optischen Begriffen, wie z.B. Harmonische-, Ebene-, und Kugelwellen, sowie das Modell der elektromagnetischen Wellen müssen zur Lösung von zu analysierenden optischen Fragestellungen verstanden und angewendet werden. Verstandene und erinnerte Formeln und optische Prinzipien müssen zur Lösung neuer Aufgabentypen kombiniert und umgestellt werden.
Mindeststandard
50 % der Klausuraufgaben der verschiedenen Taxonomiestufen korrekt bearbeitet
Prüfungstyp
Klausuren mit differenzierten Aufgabentypen der Taxonomiestufen Verstehen, Anwenden, Analysieren und Synthetisieren.
D.h., in den Aufgaben müssen die Begriffe wie Kohärenz, Interferenz, Beugung und Polarisation verstanden und angewendet werden. Die optischen Begriffen, wie z.B. Harmonische-, Ebene-, und Kugelwellen, sowie das Modell der elektromagnetischen Wellen müssen zur Lösung von zu analysierenden optischen Fragestellungen verstanden und angewendet werden. Verstandene und erinnerte Formeln und optische Prinzipien müssen zur Lösung neuer Aufgabentypen kombiniert und umgestellt werden.

Lernziele
Kenntnisse
Etwas Optik Geschichte
Licht in der Wellenoptikbeschreibung
Abgrenzung der Wellenoptik zur Geometrischen Optik
Wellengleichung
mathematische Definition einer Welle
Elektrische Feldstärke
Magnetische Feldstärke
Mathematische Beschreibung der Wellen
Harmonische Welle
Definition der Intensität
Interferenz von Wellen
Superpositionsprinzip = lineares System
Zweistrahlinterferenz:
mathematische Beschreibung
Michelson-Interferometer
Youngscher Doppelspalt Versuch
Mach-Zehnder Interferometer
Interferenz an dünnen Schichten
Kohärenz
Definition Kohärenz
Zeitliche Kohärenz / spektrale Verteilung
Räumliche Kohärenz / geometrische Ausdehnung
Kohärenzvolumen
Beugung
Elementarwellen
Huygensches Prinzip
Fraunhofer- Beugung
Beugung am Spalt
Beugung an der Kreisblende
Beugung am Gitter
Beugung an der Zonenplatte
Auflösungsvermögen optischer Instrumente
Rayleigh Kriterium
Fraunhofer-Beugung als Fourier Transformation
Transmissionsfunktion des Spalts
Fresnel-Beugung
Beugungsregime
Fresnel-Beugungsbilder
Fresnel Zonen
Fresnelsche Zonenplatte
Beugung am Spalt
Babinetsches Prinzip
Polarisation
Erzeugung von polarisiertem Licht
Brewster Winkel
Dichroismus
Doppelbrechung
Reflektion
Streuung
linear-, zirkulare-, elliptische Polarisation
Darstellung von Polarisationszustände als Überlagerung zweier linear polarisierter Wellen
mathematische Berschreibung der Polarisation
Jones-Vektoren
Jones-Matrizen
Polarisations aktive otische Komponenten
Fertigkeiten
Berechnen von
Feldstärke und Intensität bei Zweistrahlinterferenz
Kohärenzlänge
Kohärenzzeit
spektraler Breite einer Lichtquelle
Kontrast
Gangunterschied und Phasendifferenz
definieren von
Wellenfunktionen
komplexen Wellenfunktionen
erzeugen
eines harmonischen Gitters
von polarisiertem Licht
Bestimmen von
Polarisationszuständen
Farblängsfehler einer Zonenplatte
erkennen / benennen
der Interferenzerscheinungen bei polarisiertem Licht
des Astigmatismus einer Zonenplatte
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Vorlesung 2
Übungen (ganzer Kurs) 1
Übungen (geteilter Kurs) 0
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Vortragsfolien zur Vorlesung als pdf-Files
Übungsaufgaben als downloadbare Datei
Separate Prüfung
keine

Lernziele
Fertigkeiten
optische Aufbauten justieren
Messreihen aufnehmen und dokumentieren
Diagramme erstellen
Ergebnisse auf Plausibilität überprüfen
Zusammenhänge erkennen und verstehen
Fehlerrechnung durchführen
grundlegende optische Aufbauten selber realisieren, aufbauen, justieren und eine Funktionsprüfung durchführen
naturwissenschaftlich / technische Gesetzmäßigkeiten mit einem optischen Aufbau erforschen
Messreihen planen
Fehlereinflüsse abschätzen
Tauglichkeit des Aufbaus überprüfen
selbst gewonnenen Messreihen auswerten
Messwerte graphisch darstellen
Implizite Größen aus Messwerten math. korrekt berechnen
logische Fehler entdecken und bennen
Messwerte mittels vorgegebener Formeln simulieren
einen nachvollziehbaren Bericht verfassen
Aufgabenstellung beschreiben
Lösungsansatz darlegen
Ergebnisse übersichtlich aufbereitet darstellen
Ergebnisse technisch wissenschaftliche diskutieren\n
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
Organisieren in Teilaufgaben,
Messergebnisse präsentieren und kritisch diskutieren
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Praktikum 1
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Schriftliche Anleitungen zu den Versuchen als pdf-Dokumente
Separate Prüfung
keine

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