Modulhandbuch BaET2012_Radiometrie Fotometrie Strahlungsphysik


Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

Organisation

Bezeichnung
Lang BaET2012_Radiometrie Fotometrie Strahlungsphysik
MID BaET2012_RFS
MPID O
Zuordnung
Studiengang BaET2012
Studienrichtung O
Wissensgebiete O_GWO H_GWA (2)
Einordnung ins Curriculum
Fachsemester 3-4
Pflicht O
Wahl
Version
erstellt 2011-12-08
VID 1
gültig ab WS 2012/13
gültig bis

Zeugnistext

de
Radiometrie, Fotometrie, Strahlungsphysik
en
Radiometry, Photometry, Radiation Physics

Unterrichtssprache

Deutsch oder Englisch

Modulprüfung

Form der Modulprüfung
sk Regelfall (bei geringer Prüfungsanzahl: sMP)

Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten
O_GWO 3
H_GWA 2
Summe 5

Aufwand [h]: 150


Prüfungselemente

Vorlesung / Übung

Form Kompetenznachweis
bÜA Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum Modulergebnis
bÜA unbenotet

Spezifische Lernziele

Kenntnisse
  • (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11, PFK.13)
    • Grundbegriffe der Radiometrie und Fotometrie (PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11, PFK.13)
      • Spektrum der elektromagnetischen Strahlung
        • Farbe
        • Farbtemperatur
      • Radiometrische Grundgrößen
        • Differentieller Raumwinkel
        • Strahlungsenergie
        • Strahlungsfluss
        • Strahlstärke
        • Spezifische Ausstrahlung
        • Strahldichte
        • Bestrahlungsstärke
        • Bestrahlung
      • Fotometriesche Grundgrößen
        • Lichtmenge
        • Lichtsstrom
        • Lichtstärke
        • Leuchtdichte
        • Beleuchtungsstärke
        • Belichtung
      • Lambertscher Strahler
      • Grundgesetz der Strahlungsübertragung
      • Materialkennzahlen zur Beschreibung der Wechselwirkung Strahlung mit Materie
        • Spektraler Reflexionsgrad
        • Spektraler Transmissionsgrad
        • Spektraler Absorptionsgrad
        • Spektraler Emissionsgrad
      • Thermisches Gleichgewicht
      • Stationarität
    • Strahlungsgesetze des schwarzen Hohlraumstrahlers (PFK.2, PFK.3, PFK.5, PFK.11, )
      • Plancksches Strahlungsgesetz
      • Rayleigh-Jeans-Gesetz
        • Ultraviolett Katastrophe
      • Wiensches Strahlungsgesetz
      • Wiensches Verschiebungsgesetz
      • Stefan Boltzmann Gesetz
      • Kirschhoffsches Gesetz
    • Streuung (PFK.3, PFK.5)
      • Rayleigh Streuung
      • Mie Streuung
    • Strahlungsdetektoren (PFK.1, PFK.3, PFK.4 )
      • Photodiode
      • Spektrometer
      • Bolometer
      • Sonderdetektoren
    • Eigenschaften spezieller Elemente und optischer Systeme (PFK.1, PFK.2, PFK.4, PFK.7)
      • Strahlungsquellen
        • Schwarze Strahler
          • Grauer Strahler
        • Lumineszenzstrahler
        • Sonderlichtquellen: Synchrotron, Plasmaquelle etc.
        • Selektiver Strahler
      • Pyrometrie
        • optischer Aufbau
        • Funktionsweise
        • Korrektur der Umgebungstemperatur
      • Lichtquellen
        • Halogenlampe
        • Gasentladungslampe
        • Leuchtdioden
Fertigkeiten
  • (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.8, PFK.11)
    • Berechnen von
      • Umrechung von spektraler Energiedichte in spektraler Strahldichte
      • Umrechnung von Frequenz bezogener spektraler Strahldichte in Wellenlänge bezogene Strahldichte
      • spezifischen Ausstrahlung aus spektralen Strahldichte
      • Umrechnung Radiometrischen Größen <-> Fotometrische Größen
      • Strahlungsausbeute
      • Wellenlänge aus Bandlücke der LED
    • Charakterisieren von
      • Zeitverhalten thermischer Strahler
      • Zeitverhalten Lumineszenzstrahler
    • Beurteilen von
      • thermischen Strahlern
      • Lumineszenzstrahlern
      • Entladungsstrahlungsquellen
Handlungskompetenz demonstrieren
  • Lernfähigkeit demonstrieren (PSK.4) (Übungen)
  • Gesellschaftliche und ethische Grundwerte anwenden (PSK.3) (Vorlesung + Übung)
  • Finden sinnvoller Systemgrenzen (PFK.1) (Übungen)
  • Abstrahieren der wesentlichen Aspekte eines fachlichen Problems (PFK.2) (Übung)

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

: Anwendung der prinzipieller Umrechnung von Strahlungsphysikalischen Größen in Fotometrische Größen für verschiedene Größen.
Berechnung der Wellenlänge der Strahlung aus der Bandlücke des Halbleitermaterials bei Leuchtdioden;
Beschreiben der verschiedenen in der Natur vorkommenden Streuarten;
Überprüfen der Strahlungsausbeute verschiedenartiger Strahlungsquellen;
Umrechung der Frequenz elektromagnetischer Strahlung in Wellenlänge und in Photonenenergie ;
Anwenden der Strahlungsgesetz für verschiedene thermische Strahler bei verschiedenen Strahlertemperaturen.

Praktikum

Form Kompetenznachweis
bPA Praktikum, möglichst Teamarbeit
sSB schriftlicher Ergebnisbericht

Beitrag zum Modulergebnis
bPA Testat oder benotet, 0…30%

Spezifische Lernziele

Fertigkeiten
  • (PFK.1, PFK.4, PFK.10, PFK.12, PFK.13, PSK.5)
    • Erfassen von elektrischen Signale nicht elektrischer Größen mit Hilfe spezieller Sensoren
    • Messreihen aufnehmen und dokumentieren
    • Diagramme erstellen
    • Ergebnisse auf Plausibilität überprüfen
    • Zusammenhänge erkennen und verstehen
    • Fehlerrechnung
Handlungskompetenz demonstrieren
  • (PFK.3, PFK.4, PFK.5,PFK.6, PFK.7, PFK.10, PFK.11, PFK.12, PFK.13, PFK.14, PSK.1, PSK.3, PSK.5, PSK.6)
    • grundlegende optische Aufbauten selber realisieren
      • aufbauen
      • justieren
      • 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
    • Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
      • Organisieren in Teilaufgaben
      • Messergebnisse diskutieren
      • gegenseitig sinnvoll ergänzen

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

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

Topic-Revision: r9 - 19 Jul 2018, GeneratedContent
 
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