Lehrveranstaltungshandbuch Optische Messtechnik

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Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ba ET2012 OMT

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

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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