Lehrveranstaltung
ABT - Abbildungstheorie
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: ABT
Version: 4 | Letzte Änderung: 19.09.2019 15:07 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Abbildungstheorie |
|---|---|
| Anerkennende LModule | ABT_BaET, ABT_BaOPT |
| Verantwortlich |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Niveau | Bachelor |
| Semester im Jahr | Wintersemester |
| Dauer | Semester |
| Stunden im Selbststudium | 78 |
| ECTS | 5 |
| Dozenten |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Voraussetzungen | Reihenentwicklungen Differentialrechnung Integralrechnung mehrerer Variabler Grundlagen der Fourier-Transformation geometrische Optik Grundlagen der Wellenoptik |
| Unterrichtssprache | deutsch |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt: Optik für Ingenieure. Grundlagen (Springer)
Hecht: Optik (Oldenbourg)
Perez: Optik (Spektrum Akademischer Verlag)
Goodman: Introduction to Fourier Optics (Roberts and Co. Publishers)
Kurz, Lauterborn: Coherent Optics (Springer)
Hecht: Optik (Oldenbourg)
Perez: Optik (Spektrum Akademischer Verlag)
Goodman: Introduction to Fourier Optics (Roberts and Co. Publishers)
Kurz, Lauterborn: Coherent Optics (Springer)
Abschlussprüfung
Details
So weit die Prüfungszahl nicht zu groß ist, wird eine mündliche Prüfung gegenüber einer schriftlichen Prüfung bevorzugt.In der Prüfung werden auf unterstem Kompetenzniveau Kenntnisse abgefragt. Dies sind beispielsweise die Namen der 5 Seidelfehler, die Benennung deren Ursache, das Erscheinungsbild ihrer Punktbilder und die Benennung einiger Strategien zu deren Beseitigung.
Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Skizze eines optischen Aufbaus gezeigt wird und die zu prüfende Person diesen gedanklich in Funktionsgruppen zerlegen kann und die jeweiligen kritischen Punkte im Hinblick auf die Abbildungsqualität identifizieren kann. Eine ander prüfbare Fertigkeit ist beispielsweise das Umrechnen einer kohärenten optischen Transferfunktion in eine inkohärente optische Transferfunktion.
Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Aufgaben können sein, ein optisch abbildendes System oder ein Messystem auszulegen oder aber ein nicht hinreichend gut funktionierendes optisches System auf Zielspezifikationen hin zu optimieren. In einer geführten Diskussion kann dabei sehr genau festgestellt werden, ob die zugrundeligenden Prinzipien sicher und proaktiv angewandt werden, ob Querschlüsse gezogen werden können und ob in einer Zusammenschau mit hinreichendem Überblick gedacht und agiert wird.
Mindeststandard
Mindestens 50 % der Fragen richtig beantwortetPrüfungstyp
So weit die Prüfungszahl nicht zu groß ist, wird eine mündliche Prüfung gegenüber einer schriftlichen Prüfung bevorzugt.In der Prüfung werden auf unterstem Kompetenzniveau Kenntnisse abgefragt. Dies sind beispielsweise die Namen der 5 Seidelfehler, die Benennung deren Ursache, das Erscheinungsbild ihrer Punktbilder und die Benennung einiger Strategien zu deren Beseitigung.
Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Skizze eines optischen Aufbaus gezeigt wird und die zu prüfende Person diesen gedanklich in Funktionsgruppen zerlegen kann und die jeweiligen kritischen Punkte im Hinblick auf die Abbildungsqualität identifizieren kann. Eine ander prüfbare Fertigkeit ist beispielsweise das Umrechnen einer kohärenten optischen Transferfunktion in eine inkohärente optische Transferfunktion.
Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Aufgaben können sein, ein optisch abbildendes System oder ein Messystem auszulegen oder aber ein nicht hinreichend gut funktionierendes optisches System auf Zielspezifikationen hin zu optimieren. In einer geführten Diskussion kann dabei sehr genau festgestellt werden, ob die zugrundeligenden Prinzipien sicher und proaktiv angewandt werden, ob Querschlüsse gezogen werden können und ob in einer Zusammenschau mit hinreichendem Überblick gedacht und agiert wird.
Lernziele
Kenntnisse
Mathematik
2D-Fourier-Transformation
Linearitätstheorem
Ähnlichkeitstheorem
Verschiebungstheorem
Faltungstheorem
Autokorrelationstheorem
Fourier-Transformierte ausgewählter Funktionen
Hilbert-Raum
Skalarprodukt
Norm
Entwicklung nach Basisvektoren
Vollständigkeit
Deltafunktionale
Definition in mehreren Dimensionen, ursprungsverschoben
Siebende Eigenschaft
mathematische Äquivalenzdarstellungen
Kohärenz
Darstellung als Korrelationsfunktionen
zeitliche Kohärenz und Wiener-Chintschin Theorem
räumliche Kohärenz und Van-Cittert-Zernike Theorem
Lineare Systemtheorie in 2 Dimensionen angewendet auf optische Systeme
Punktbild in Feldstärke und Intensität
Optische Transferfunktion für Feldstärke und Intensität
Amplitude als Modulationstransferfunktion
Phase als Phasentransferfunktion
Zusammenhang mit Punktbild
Zusammenhang mit Pupillenfunktion
Zusammenhang mit Wellenfrontaberrationsfunktion
Mathematischer Zusammenhang von kohärenter und inkohärenter optischer
Transferfunktion
kohärente und inkohärente Grenzauflösung
Zuordnung von Feldstärke und Intensität zu Kohärenz und Inkohärenz
Abbildungsfehler
Seidelfehler
Punktbilder
Phasendarstellung in der Pupillenebene
Ursachen für die einzelnen Fehler
Strategien für die Fehlervermeidung und -kompensation
Zernike Polynome
Phasenmessverfahren
Shack-Hartmann Sensor
Shearing-Platte
2D-Fourier-Transformation
Linearitätstheorem
Ähnlichkeitstheorem
Verschiebungstheorem
Faltungstheorem
Autokorrelationstheorem
Fourier-Transformierte ausgewählter Funktionen
Hilbert-Raum
Skalarprodukt
Norm
Entwicklung nach Basisvektoren
Vollständigkeit
Deltafunktionale
Definition in mehreren Dimensionen, ursprungsverschoben
Siebende Eigenschaft
mathematische Äquivalenzdarstellungen
Kohärenz
Darstellung als Korrelationsfunktionen
zeitliche Kohärenz und Wiener-Chintschin Theorem
räumliche Kohärenz und Van-Cittert-Zernike Theorem
Lineare Systemtheorie in 2 Dimensionen angewendet auf optische Systeme
Punktbild in Feldstärke und Intensität
Optische Transferfunktion für Feldstärke und Intensität
Amplitude als Modulationstransferfunktion
Phase als Phasentransferfunktion
Zusammenhang mit Punktbild
Zusammenhang mit Pupillenfunktion
Zusammenhang mit Wellenfrontaberrationsfunktion
Mathematischer Zusammenhang von kohärenter und inkohärenter optischer
Transferfunktion
kohärente und inkohärente Grenzauflösung
Zuordnung von Feldstärke und Intensität zu Kohärenz und Inkohärenz
Abbildungsfehler
Seidelfehler
Punktbilder
Phasendarstellung in der Pupillenebene
Ursachen für die einzelnen Fehler
Strategien für die Fehlervermeidung und -kompensation
Zernike Polynome
Phasenmessverfahren
Shack-Hartmann Sensor
Shearing-Platte
Fertigkeiten
Fourier-Transformationen unter Benutzung der Fourier-Theoreme sicher berechnen
Optische Systeme analysieren
Kohärente oder inkohärente optische System identifizieren
Die kohärente und inkohärente optische Systemtheorie sicher anwenden
Abbildungsfehler erkennen und differenziert benennen
Aufbauten zur Phasenmessung und Bestimmung optischer Abbildungsfehler konzipieren
Optische Systeme analysieren
Kohärente oder inkohärente optische System identifizieren
Die kohärente und inkohärente optische Systemtheorie sicher anwenden
Abbildungsfehler erkennen und differenziert benennen
Aufbauten zur Phasenmessung und Bestimmung optischer Abbildungsfehler konzipieren
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Skript als Datei
Separate Prüfung
keine
Lernziele
Fertigkeiten
Optische Aufbauten selber planen und realisieren
Optische Aufbauten justieren
mit kommerziellen Softwarepaketen
Messdaten auswerten
Daten graphisch darstellen
Impulsantworten und Übertragungsfunktionen messen
Impulsantwort aus der Übertragungsfunktion berechnen
Übertragungsfunktion aus der Impulsantwortfunktion berechnen
Eine Lichtquelle mit kontinuierlich einstellbarem Kohärenzgrad aufbauen
Übertragungsverhalten eines Objektivs in Abhängigkeit vom Kohärenzgrad bestimmen und diskutieren
Modulationstransferfunktion eines Objektivs in Abhängigkeit von der Blende messen und diskutieren
Wissenschaftlichen Bericht verfassen
Aufgabenbestellung beschreiben
Lösungsansatz darstellen
Versuchsaufbau erläutern
Verarbeitung der Messdaten darlegen
Fehlerrechnung durchführen
Ergebnis präsentieren und kritisch diskutieren
Optische Aufbauten justieren
mit kommerziellen Softwarepaketen
Messdaten auswerten
Daten graphisch darstellen
Impulsantworten und Übertragungsfunktionen messen
Impulsantwort aus der Übertragungsfunktion berechnen
Übertragungsfunktion aus der Impulsantwortfunktion berechnen
Eine Lichtquelle mit kontinuierlich einstellbarem Kohärenzgrad aufbauen
Übertragungsverhalten eines Objektivs in Abhängigkeit vom Kohärenzgrad bestimmen und diskutieren
Modulationstransferfunktion eines Objektivs in Abhängigkeit von der Blende messen und diskutieren
Wissenschaftlichen Bericht verfassen
Aufgabenbestellung beschreiben
Lösungsansatz darstellen
Versuchsaufbau erläutern
Verarbeitung der Messdaten darlegen
Fehlerrechnung durchführen
Ergebnis präsentieren und kritisch diskutieren
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Praktikum | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Anleitungen zu den Versuchen als herunterladbare Dateien.
Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien.
Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien.
Separate Prüfung
Prüfungstyp
Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum)Details
1) Übungsaufgabe mit fachlich / methodisch eigeschränktem Fokus lösen- Vor Antritt des Praktikums sind zu Hause ausgearbeitete Aufgaben vorzulegen.
2) Fachgespräch zu besonderen Fragestellungen
- Die Grundideen zum Versuch werden vor dessen Durchführung im Gespräch erfragt.
3) Projektaufgabe (im Team) bearbeiten
Je nach Studierendenzahl werden die Versuche alleine (bevorzugt) oder zu zweit
durchgeführt.
- Versuchsaufbauten müssen selber aufgebaut und justiert werden
- Mit den selber errichteten Versuchsaufbauten müssen Messdaten gewonnen werden
4) Anfertigung eines Versuchsprotokolls. Geprüft wird auf
- Vollständigkeit
- Wissenschaftlichkeit und Präzision der Sprache
- Richtigkeit
- Verständnis der Zusammenhänge und Interpretation der Ergebnisse
Mindeststandard
Alle schriftlichen Aufgaben müssen bearbeitet sein.Die Grundideen des Experimentes müssen verstanden sein.
Alle Versuche müssen durchgeführt worden sein
Die Versuchsausarbeitungen müssen frei von systematischen Fehlern sein.
Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME
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