Lehrveranstaltungshandbuch Angewandte Optik

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Verantwortlich: Prof. Dr. Stefan Altmeyer

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ba ET2012 AO
  • Ba ET2010 AO

Organisation

Version erstellt 2011-12-01 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Angewandte Optik LVID F07_AO LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 2 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 2 Projekt Seminar Tutorium (freiwillig)

Präsenzzeiten Vorlesung 30 Übung (ganzer Kurs) 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

• Differentialrechnung
• Integralrechnung
• Grundkentnisse geometrische Optik
• Grundkenntisse Wellenoptik

Literatur

• Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt: Optik für Ingenieure. Grundlagen (Springer)
• Hecht: Optik (Oldenbourg)

Dozenten

• Prof. Dr. Stefan Altmeyer

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Wolfgang Stein

Zeugnistext

Angewandte Optik

Kompetenznachweis

Form
sK	Klausur

Aufwand [h]
sK	Klausur

Intervall: 3/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Vergrößerung
  • Abbildungsmaßstab
  • Winkelvergrößerung
  • Lupenvergrößerung
  • Axiale Vergrößerung
• Kardinalebenen und Punkte
  • Knotenpunkte und Brennpunkte in optischen Systemen, die unsymmetrisch in der Brechzahl sind
  • Gezielte Verlagerung von Hauptebenen
    • Teleobjektiv
    • Objektiv zur Laser Materialbearbeitung
• Mehrlinsige optische Systeme
  • Analytische Berechnung eines Zweilinsers
    • Fokusglied einer Kamera
    • Vorsatzlinsen für Makroaufnahmen
  • Berechnung durch wiederholte Zusammenfassung von Zweilinsern
• Bildhebung
  • Fotografie unter Wasser
  • Mikroskopie Spezialobjektive zur Verwendung mit Deckglas
  • Abbildungsfehler planparalleler Glasplatten
• Fermatsches Prinzip
  • Herleitung des Brechungsgesetzes
  • Erklärung der Wirkungsweise einer Linse
  • Herleitung des Sinussatzes
• Apertur und Blendenzahl
  • Apertur
    • einer Glasfaser
    • eines abbildenden optischen Systems
  • Blendenzahl
    • gravierte Blende
    • effektive Blende
    • Zusammenhang von Apertur und (effektiver) Blendenzahl
  • Gegenstandsseitige und bildseitige Aperturen und Blendenzahlen
  • Bildhelligkeit und Belichtungszeit
• Beugung an der Kreisblende
  • mathematische Beschreibung
  • Auflösungskriterien
    • Rayleigh Kriterium
    • Sparrow Kriterium
  • Größe des Airy-Scheibchens
  • Kleinster auflösbarer Abstand
    • im Gegenstand und im Bild
    • ausgedrückt in Blendenzahlen und in Aperturen
  • Förderliche Vergrößerung und leere Vergrößerung
  • Anwenungsbeispiele: optische Lithographie, Mikroskop, CD/DVD pickup
• Linsen
  • abbildende Linsen
    • Glaslinsen
    • Kunststoff Linsen
  • Feldlinsen
    • Eignung von Fresnellinsen
    • Staubfreiheit
• körperliche Blenden und deren Bilder
  • Aperturblenden und Feldblenden
  • Pupillen und Luken
  • Hauptstrahlen
  • Komplementäre Rolle der Blenden in Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengängen
  • Konstruktionsprinzipien von optischen Geräten mit eigener Lichtquelle
    • Overheadprojektor
    • Diaprojektor und Beamer
    • Mikroskop
• Mikroskope
  • einstufig und zweistufig
  • mit und ohne Feldlinse
  • Auflicht und Durchlicht
  • Köhlersche Beleuchtung
  • Verflochtene Strahlengänge
• Abbesche Theorie der Bildentstehung
  • Zerlegung eines Gegenstandes in Gitter (Fourier Zerlegung)
  • Beugungsordnungen
    • Anzahl
    • Phasenlage zueinander
  • Grenzauflösung
  • Kontrast
  • off-axis Beleuchtung
    • Realisierung
    • Auflösungssteigerung
    • Kontrastminderung
  • Konstruktionsprinzip einer Lithografieanlage

Fertigkeiten

• Verschiedene Arten der Vergrößerung erläutern und berechnen
• Konstruktionsprinzip zur Verlagerung von Hauptebenen anwenden
• Mehrlinsige Optische Systeme analysieren und deren Grundeigenschaften berechnen
• Aperturen und Blendenzahlen gegenstands- und bildseitig ineinander umrechnen
• Gegenstands- und Bildseitiges Auflösungsvermögen optischer Geräte berechnen
• Strahlengänge für optische Systeme mit eigener Beleuchtung entwerfen
• Konstruktionsprinzipien verschiedener Mikroskope erläutern
• Kontrast für on- und off-axis Systeme berechnen

Begleitmaterial

• elektronisches Skript
• gedrucktes Skript

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bÜA	begeleitend Übungsaufgaben

Beitrag zum LV-Ergebnis

Intervall:

Praktikum

Lernziele

Fertigkeiten

• optische Aufbauten justieren
• Messreihen aufnehmen und dokumentieren
• Graphen auf mm-Papier zeichnen
• Regressionsgraden bestimmen
• Mikroskop fachgerecht einstellen

Handlungskompetenz demonstrieren

• Fernrohr dimensionieren, aufbauen, justieren und charakterisieren
• Brennweiten von Objektiven messen
• Die Lage con Hauptebenen experimentell bestimmen
• Mit und an einem Mikroskop quantitative Messungen druchführen
• Bildhelligkeiten und Belichtungszeiten messen und berechnen
• Objekte und deren Beugungsstrukturen messen und erklären
• Wissenschaftlichen Bericht verfassen
  • Aufgabenbestellung beschreiben
  • Lösungsansatz darstellen
  • Versuchsaufbau erläutern
  • Verarbeitung der Messdaten darlegen
  • Ergebnis präsentieren unf kritisch diskutieren

Begleitmaterial

• Schriftliche Anleitungen zu den Versuchen
• Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bFG	Fachgespräch vor jedem Versuch
bPA	Praktkumsversuche (möglichst einzeln!) durchführen
bSB	Schriftlicher Bericht zu jedem Versuch

Beitrag zum LV-Ergebnis
bPA	Testat
bSB	Testat

Intervall: 1/Jahr