Lehrveranstaltungshandbuch Optische Messtechnik


Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

Organisation

Version
erstellt 2012-01-05
VID 1
gültig ab WS 2012/13
gültig bis
Bezeichnung
Lang Optische Messtechnik
LVID F07_OMT
LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS)
Vorlesung 2
Übung (ganzer Kurs) 1
Übung (geteilter Kurs)
Praktikum 2
Projekt
Seminar
Tutorium (freiwillig)
Präsenzzeiten
Vorlesung 30
Übung (ganzer Kurs) 15
Übung (geteilter Kurs)
Praktikum 30
Projekt
Seminar
Tutorium (freiwillig)
max. Teilnehmerzahl
Übung (ganzer Kurs)
Übung (geteilter Kurs)
Praktikum 15
Projekt
Seminar

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

  • Deutsch

Niveau

  • Bachelor

Notwendige Voraussetzungen

  • Geometrische Optik
  • Wellenoptik
  • Radiometrie, Fotometrie, Strahlungsphysik
  • Mathematik 1
  • Mathematik 2
  • Physik 1
  • Physik 2
  • elementare Geometrie

Literatur

  • Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt: Optik für Ingenieure. Grundlagen (Springer)
  • Hecht: Optik (Oldenbourg)
  • Bergmann, Schaefer, Bd.3, Optik, de Gruyter
  • Schröder, Technische Optik, Vogel Verlag
  • Naumann, Schröder, Bauelemente der Optik, Hanser Verlag
  • Mark Johnson, Photodetection and Measurement, Mc Graw Hill

Dozenten

  • Prof. Dr. Michael Gartz

Wissenschaftliche Mitarbeiter

  • Dipl.-Ing. Anton Kraus

Zeugnistext

Optische Messtechnik

Kompetenznachweis

Form
sK Klausur

Aufwand [h]
sK 10

Intervall: 3/Jahr


Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)
  • Optische Detektoren
    • Photodiode
      • optische Eigenschaften
        • spektrale Empfindlichkeit
        • Detektivität
        • Rauschen
        • zeitlicher Response
      • elektrische Kenngrößen
        • Photostrom
        • Kapazität
        • Sättigungsspannung
        • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
      • Beschaltungen
        • Elementbetrieb
        • vorgespannter Betrieb
    • Avalanchediode
      • optische Eigenschaften
        • spektrale Empfindlichkeit
        • Detektivität
        • Rauschen
        • zeitlicher Response
      • elektrische Kenngrößen
        • Photostrom
        • Kapazität
        • Sättigungsspannung
        • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
      • Beschaltungen
        • Elementbetrieb
        • vorgespannter Betrieb
    • Photomultiplier
      • optische Eigenschaften
        • spektrale Empfindlichkeit
        • Detektivität
        • Rauschen
        • zeitlicher Response
      • elektrische Kenngrößen
        • Photostrom
        • Kapazität
        • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
      • Beschaltungen
  • Reflektometrie
    • Fresnelsche Formeln
    • komplexer Brechungsindex
    • Entspiegelungsschichten
    • Dielektrische Spiegel
    • Brechungsindexbestimmung über Reflektion und Transmisssion
    • Ellipsometrie
  • Spektroskopie
    • Spektrometertypen
      • Prismenspektrometer
      • Gitterspektrometer
      • Fourierspektrometer
    • Winkel- und Lineardispersion
    • Spektrale Auflösung
    • Kalibrierung und Normierung
    • Emissionsspektrokopie
    • Absorptionsspektroskopie
    • Anwendungen der Spektroskopie
      • Spektrale Messung / Farbmessung
      • Berührungslose Schichtdickenmessung
      • Elementanalyse
  • Vielstrahlinterferenz
    • Fabry-Perot-Interferometer
    • hochauflösende Emissionsspektroskopie
    • Lasermoden / Laserresonator
    • freier Spektralbereich
    • Interferenzfilter
  • Lichtwellenleiter
    • Prinzip der Lichtleitung
      • Total Reflektion
      • Aufbau des Lichtleiters
        • Monomodefaser
        • Multimodefaser
        • Stufenindexfaser
        • Gradientenindexfaser
      • Apertur
      • Materialien des Lichtleiters
      • Dämpfung
      • Bandbreite
    • GRIN Optik
  • Optische Messsysteme
    • Lichtschranke
      • Aufbau
        • Transmissionslichtschrank
        • Reflektionslichtschranke
        • Laserlichtschranke
      • Betriebsparameter
      • Anwendungen
        • Sicherheitstechnik
        • Geschwindigkeitsmessungen
        • Automatisierung

Fertigkeiten
  • Berechnen
    • des Reflektionsvermögens
    • der Schichtdicke aus spektralen Messungen
    • der Brechzahl mit Hilfe der Ellipsometrie
  • Charakterisieren
    • der spektralen Responsfunktion von optischen Empfängern
    • des Zeitverhaltens von Detektoren
  • Auswählen von
    • Spektrometersystemen für eine vorgegebene Messaufgabe
    • Photodioden für spezielle Anwendungsfälle
    • Lichtleitertypen für geforderte Anwendung
  • Beurteilen
    • der Messgenauigkeit von optischen Messungen
    • der Verwendbarkeit verschiedener Detektoren für optische Messaufgaben
  • erkennen
    • von Messanforderungen
  • benennen
    • von Lösungsansätzen für erkannte optische Messanforderungen

Begleitmaterial

  • elektronisches Skript

Besondere Voraussetzungen

  • keine

Besondere Literatur

  • keine

Besonderer Kompetenznachweis

  • keiner

Praktikum

Lernziele

Fertigkeiten
  • optische Aufbauten justieren
  • Messreihen aufnehmen und dokumentieren
  • Diagramme erstellen
  • Ergebnisse auf Plausibilität überprüfen
  • Zusammenhänge erkennen und verstehen
  • Messung mit dem Oszilloskop
  • Fehlerrechnung

Handlungskompetenz demonstrieren
  • 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

Begleitmaterial

  • Schriftliche Anleitungen zu den Versuchen

Besondere Voraussetzungen

  • keine

Besondere Literatur

  • (siehe allgemeine Literaturangabe der LV)

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bPA Praktkumsversuche, möglichst Teamarbeit
sSB schriftlicher Ergebnisbericht

Beitrag zum LV-Ergebnis
bPA Testat oder benotet, 0...30%

Intervall: 1/Jahr

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