Modulbeschreibung

Photonik 1

Kurzzeichen:
M_PhO1
Unterrichtssprache:
Deutsch
ECTS-Credits:
4
Arbeitsaufwand (h):
120
Leitidee:

Die Studierenden

  • kennen die Grundlagen der Lichtausbreitung, verstehen das Konzept der optischen Abbildung und kennen wichtige Strahlengänge.
  • können optische Grundelemente zu einfachen optischen Instrumenten zusammensetzen, die optische Abbildung durch diese Systeme konstruieren und berechnen und kennen deren Anwendungen.
  • können in einem einschlägigen Optik-Simulationsprogramm (sequentiell) einfache optische Systeme und Instrumente auslegen, bewerten und optimieren.
  • kennen die wichtigsten lichttechnischen (radiometrischen und photometrischen) Grössen sowie die Grundlagen der Bewertung von Licht und Farbe.
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Michler Markus
Lehrpersonen:
Prof. Dr. Rinner Stefan
Standort (angeboten):
Buchs, Lerchenfeld St.Gallen
Zusätzliche Eingangskompetenzen:

Vorausgesetzt sind die vier Module Materials & Mechanical Design 1, Materials & Mechanical Design 2, Elektrotechnik & Lineare Algebra I sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra II.

Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik BB STD_24(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Vertiefungsmodule (Kat_VT_MT)
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik VZ STD_24(Empfohlenes Semester: 3)Kategorie:Vertiefungsmodule (Kat_VT_MT)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 5)Kategorie:Profilmodule (PM)
Modulbewertung:
Note von 1 - 6

Leistungsnachweise und deren Gewichtung

Modulschlussprüfung:
Schriftliche Prüfung, 90 Minuten
Bemerkungen zur Prüfung:

Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt.

Während der Unterrichtsphase:

Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Grundlagen optischer Systeme und Lichttechnik eine Prüfung geschrieben.

Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:

Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Grundlagen optischer Systeme und Lichttechnik eine Prüfung (Gewicht 40%) geschrieben.

Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung (Gewicht 60 %) statt.

Bemerkungen:

Inhalte

Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):

Die Studierenden

  • kennen die Grundlagen der Lichtausbreitung, verstehen das Konzept der optischen Abbildung und kennen wichtige Strahlengänge.
  • können optische Grundelemente zu einfachen optischen Instrumenten zusammensetzen, die optische Abbildung durch diese Systeme konstruieren und berechnen und kennen deren Anwendungen.
  • können in einem einschlägigen Optik-Simulationsprogramm (sequentiell) einfache optische Systeme und Instrumente auslegen, bewerten und optimieren.
  • kennen die wichtigsten lichttechnischen (radiometrischen und photometrischen) Grössen sowie die Grundlagen der Bewertung von Licht und Farbe.
Modul- und Lerninhalt:

GOptische Abbildung 

  • Bildkonstruktion mit Konstruktionsstrahlen für Mehrlinsen-/Linse-Spiegel-Kombination
  • Dicke Linsen und Matrixmethode
  • Aberrationen 
  • Blenden und ihre Wirkung (Apertur-/Feldblende), Schärfentiefe, Pupillen und Luken, Blendenzahl


Optische Systeme 

  • Auslegung und Analyse optischer Systeme mittels Ray-Tracing Simulationssoftware ZEMAX
  • Beugung (Kreisblende) / Rayleigh / Abbildung / Auflösungsvermögen (Mikroskop, …)
  • Performance-Beurteilung optischer Systeme


Lichttechnik 

  • Grundlagen der Lichterzeugung in LEDs
  • Messung und Bewertung optischer Strahlung
Lehr- und Lernmethoden:

Vorlesung, Übungen, Selbststudium, Optiksimulation

Lehrmittel/-materialien:

Hecht, E: Optik
Hentschel: Licht und Beleuchtung;
Siegfried Banda: Lichttechnische Berechnungen (Reihe Technik);
Präsentationsunterlagen, online-Ressourcen (Applets)
Sammlung von Übungsaufgaben & Lösungen

Bemerkungen:

Die Unterrichtsprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch.