Modulhandbuch BaET2012_Geometrische Optik

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Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

• F07 GO

Organisation

Bezeichnung Lang BaET2012_Geometrische Optik MID BaET2012_GO MPID

Zuordnung Studiengang BaET2012 Studienrichtung O Wissensgebiete O_GWO

Einordnung ins Curriculum Fachsemester 2-3 Pflicht O Wahl

Version erstellt 2011-12-08 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Zeugnistext

de

Geometrische Optik

en

Geometrical Optics

Unterrichtssprache

Deutsch oder Englisch

Modulprüfung

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

Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten
O_GWO	5
Summe	5

Aufwand [h]: 150

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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)
  • Grundbegriffe und Eigenschaften optischer Systeme kennen (PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11, PFK.13)
    • Licht und Strahlung
    • Abgrenzung der Geometrischen Optik zur Wellenoptik
    • Grundbegriffe und Gesetze der Strahlenoptik
    • Kardinalebenen und Kardinalpunkte sowie deren Bedeutung für optische Systeme
    • Abberationen
    • Definitionen von Aperturen, Blenden, Pupillen und Luken
    • Dispersion von optischen Gläsern
  • Konstruktionsprinzipien spezieller optischer Systeme kennen(PFK.11)
    • Abbildungen mit Spiegeln
    • Abbildungen an Linsen und einfachen Linsensystemen
    • grundlegende optische Geräte
      • Prisma
      • Lupe
      • Mikroskop
      • Fernrohr
  • Eigenschaften spezieller Bauelemente aus optischen Systemen kennen (PFK.2, PFK. 7, PFK. 4)
    • Planparallele Platten
      • Bildhebung
      • Öffnungsfehler bei senkrechter Durchstrahlung
      • Astigmatismus bei schräger Durchstrahlung
    • Menschliches Auge als optisches System
      • optischer Aufbau
      • Empfindlichkeit
      • Farbsehen
      • Auflösung lateral und temporal
      • Abbildungsfehler
    • Prisma
      • Strahlablenkung
      • Minimalablenkung=symmetrischer Strahlengang
      • spektrale Ablenkung

Fertigkeiten

• (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.8, PFK.11)
  • Berechnen von
    • 1 und 2 linsigen optischen Systemen
      • Brennweiten
      • Gegenstands- und Bildweiten
      • Hauptebenen
      • Schnittweiten
    • Bildlage
    • Abbildungsmaßstäben
    • Bildgröße
    • Hauptebenenlagen
    • Bild-Orientierung
  • Zeichnen und konstruieren
    • Strahlengängen
    • Hauptebenen, Kardinalebenen
  • Bestimmen von
    • Ein- und Austrittspupillen
    • Ein- und Austrittsluken
    • Hauptstrahlen

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 des Reflexionsgesetzes und des Brechungsgesetze auf grundlegende optische System; eigenständige Konstruktion und Berechnung der Strahlengänge am Prisma, Wölbspiegel, dünner Linse, dicker Linse und einfachen Linsensystemen;
Erkennen und benenen von Abbildungsfehlern und derene Ursachen. Funktion und Problematik von Blenden, Pupillen und Luken erkennen und verstehen.
Die Betrachtungen benötigen keine Hardware und können mit Papier und Bleistift vorlesungsbegleitend durchgeführt werden.

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)
  • optische Aufbauten justieren
  • 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.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 einfachen opt. Anordnung zum Nachweis der Abbildungsgleichung, Justage des Aufbaus, Bestimmung der Brennweite und des Abildungsmaßstabes bei rellen Bildern für unterschiedliche Linsen, Aufbau eines zwei Linsensystems, Bestimung der Brennweite und des Abbildungsmaßstabes des Zweilinsensystems, Ermitteln der Gleichnung für ausgezeichnete Lichtstrahlen, Aufbau einer einfachen optischen Anordnung zur Erzeugung virtueller Bilder, Bestimmung der Brennweite und des Abbildungsmaßstabes bei negativen Linsen (Zerstreuungslinsen), Konstruktion der Strahlen und Bilder eines Zweilinsensystems, Bestimmung der Lage der Hauptebene durch Konstruktion und Rechnung, Bestimmung des Brechungsindex von verschiedenen Probekörpern, Ausmessen und darstellen der Dispersionskurve eines Prismas