Lehrveranstaltung
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 |
| 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 beantwortetPrüfungstyp
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.
Lernziele
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
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
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 Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Skript als herunterladbare Datei
Separate Prüfung
keine
Lernziele
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
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 Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Anleitungen zu den Versuchen als herunterladbare Dateien.
Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien.
Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien.
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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