BaET2012_WO < F07_Studium

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-----
*Verantwortlich:* Prof. Dr. Michael Gartz
---++ Modul
---+++ Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV) 
   * [[F07_WO]]

---+++ Organisation
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    <tr valign="top">
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Bezeichnung</th>
          <tr>
            <td>Lang</td>
            <td>%FORMFIELD{"Bezeichnung"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>MID</td>
            <td>BaET2012_WO</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>MPID</td>
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      </td>
      <td> </td>
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Zuordnung</th>
          <tr>
            <td>Studiengang</td>
            <td>%FORMFIELD{"Studiengang"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Studienrichtung</td>
            <td>%FORMFIELD{"Studienrichtung"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Wissensgebiete</td>
            <td>O_GWO</td>
          </tr>
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      </td>
      <td> </td>
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          <th colspan="2">Einordnung ins Curriculum</th>
          <tr>
            <td>Fachsemester</td>
            <td>%FORMFIELD{"Fachsemester"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Pflicht</td>
            <td>%FORMFIELD{"Pflicht"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Wahl</td>
            <td>%FORMFIELD{"Wahl"}%</td>
          </tr>
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      </td>
      <td> </td>
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Version</th>
          <tr>
            <td>erstellt</td>
            <td>2011-12-08</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>VID</td>
            <td>1</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>gültig ab</td>
            <td>WS 2012/13</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>gültig bis</td>
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          </tr>
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      </td>
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---++++ Zeugnistext
---+++++ de
Wellenoptik
---+++++ en
Wave Optics


---++++ Unterrichtssprache
Deutsch oder Englisch

---+++ Modulprüfung
<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form der Modulprüfung</th>
    <tr>
      <td>sk</td>
      <td>Regelfall (bei geringer Prüfungsanzahl: sMP)</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten</th>
    <tr>
      <td>%FORMFIELD{"Wissensgebiet1Text"}%</td>
      <td>%FORMFIELD{"Wissensgebiet1Value"}%</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Summe</td>
      <td>%FORMFIELD{"ECTS"}%</td>
    </tr>
  </table>
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*Aufwand [h]:* %FORMFIELD{"Aufwand"}%


-----
---++ Prüfungselemente
%STARTSECTION{"Vorlesung / Übung"}%
---+++ Vorlesung / Übung

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form Kompetenznachweis</th>
    <tr>
      <td>bÜA</td>
      <td>Präsenzübung und Selbstlernaufgaben</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Beitrag zum Modulergebnis</th>
    <tr>
      <td>bÜA</td>
      <td>unbenotet</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

---++++ Spezifische Lernziele 
---+++++ Kenntnisse
   * (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11)
      *  Licht in Wellenbeschreibung
         * Etwas Optik Geschichte
         * Abgrenzung der Wellenoptik zur Geometrischen Optik
         * Wellengleichung
            * 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
      * Fresnelsche Gleichungen
         * Reflexionskoeffizienten
         * Reflexion an optisch dichteren Medien
         * Reflexion an optisch dünneren Medien
         * Phasenänderung bei Reflexion
---+++++  Fertigkeiten
   * (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.8, PFK.11)
      * Berechnen von
         * Feldstärke und Intensität bei Zweistrahlinterferenz
         * Kohärenzlänge
         * Kohärenzzeit
         * spektraler Breite einer Lichtquelle
         * Kontrast
         * Gangunterschied und Phasendifferenz
         * Brechungsindex und Schichtdicke einer Entspiegelungsschicht
         * Jones-Vektoren und Matrizen
         * Reflexionskoeffizienten für senkrechte und parallele Einstrahlung
         * der Gitterkonstante eines harmonischen Gitters
      * 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
---+++++ 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 
Aufstellen und definieren von Wellenfunktionen;<br>
Berechnen der Feldstärke und Intensität der Zweistrahlinterferenz;<br>
Berechnen der Kohärenzlänge und Kohärenzzeit für verschiedene Lichtquellen.<br>
Erkennen und verstehen des Zusammenhangs zwischen spektraler Breite einer Lichtquelle und der Kohärenz;<br>
Bestimmung des Kontrastes bei verschiedenen Phasenbeziehungen;<br>
Verstehen der verschiedenen Polarisationszustände der elektromagnetischen Wellen;<br>
Erkennen und identifizieren von Fresnel- und Fraunhofer-Beugung;<br>
Berechnen eines harmonischen Gitters;<br>


%ENDSECTION{"Vorlesung / Übung"}%

%STARTSECTION{"Praktikum"}%
---+++ Praktikum

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form Kompetenznachweis</th>
    <tr>
      <td>bPA</td>
      <td>Praktikum, möglichst Teamarbeit</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>sSB</td>
      <td>schriftlicher Ergebnisbericht</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Beitrag zum Modulergebnis</th>
    <tr>
      <td>bPA</td>
      <td>Testat oder benotet, 0&#8230;30%</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

---++++ 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. 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 und Justage eines Michelson Interferometers; Bestimmung des Abstandes der beiden Spektrallinien der gelben Quecksilber Doppellinie aus der Kontrastfunktion des Michelson-Interferometers;<br>
Messung der Transmissionsfunktion eines Interferenzfilters; interfereometrische Bestimmung der Dicke einer Glasplatte im µm Bereich;<br>
Messung der Spiegelverschiebung aus der Modulation bei Weißlichtinterferenz;<br>
<br>
Aufbau einer optischen Anordnung zur Erzeugung eines harmonischen Gitters, durch die Überlagerung zweier ebener Wellen;<br>
Berechung und Messung der Gitterkonstanten;<br>
<br>
Erzeugung von polarisiertem Licht; Beobachtung und Diskussion der Interferenzerscheinungen bei Verwendung von polarisiertem Licht;<br>
Qualitative und quantitative Unterscheidung der Fresnel- und Fraunhofer-beugung am Spalt;<br>
Beobachtung, Messung und Vergleich mit theoretischen Werten der Lage der Fresnelschen Zonen; Beobachtung der Beugung am Doppelspalt;<br>
<br>
Bestimmung der charakteristischen Eigenschaften eines Spaltes, Doppelspaltes und Gitters durch Messung der Intensitätsverteilung in der Fourierebene;<br>
Durchführung von Hochpass- und Tielpassfilterung bei Verwendung eines Gitters als Objekt;<br>
Filterung von periodischen Strukturen;<br>


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Topic-Revision: r7 - 19 Jul 2018, GeneratedContent
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