Modulbeschreibung

Die Studierenden

• kennen den Begriff des Welle-Teilchen-Dualismus und können Licht als elektromagnetische Welle und als Teilchen (Photon) beschreiben.
• kennen das (semi-) klassische Konzept der Licht-Materie Wechselwirkung und können Dipolstrahlung und Streuung sowie Dispersion und Absorption in Dielektrika und Metallen qualitativ erklären.
• kennen das (quantenmechanische) Konzept diskreter Energieniveaus in Atomen und das Bändermodell in Festkörpern.
• können mittels E(k)-Diagramm in einem reduzierten Bandschema den Unterschied zwischen direkten und indirekten Halbleitern erklären.
• kennen die verschiedenen Absorptions- und Emissionsprozesse in atomaren Systemen und in Halbleitern und können diese qualitativ beschreiben.
• können sowohl das Prinzip der Lichtentstehung bei LEDs wie auch das Grundprinzip der Lichtdetektion bei einer HL-Photodiode erklären.
• kennen das Konzept elektromagnetischer Wellen als Transversalwellen und deren mathematische Beschreibung über komplexe Zeiger.
• verstehen das Konzept der Polarisation, kennen die unterschiedlichen Polarisationsformen sowie das Konzept der Doppelbrechung und können diese mathematisch erfassen.
• kennen die wichtigsten optischen Elemente zur Beeinflussung der Polarisation (Polfilter, Halb -und Viertelwellenplättchen, LCD, Pockelszellen) und können diese einsetzen.
• kennen das Konzept von Kohärenz und Interferenz und können diese für einfache Systeme in den Bereichen Dünnschichtinterferenz und Interferometrie berechnen.
• können Beugungsphänomene (Fresnel- und Fraunhoferbeugung) erkennen, und beschreiben.
• kennen das Konzept und die Anwendungen idealer und realer Beugungsgitter und können die entstehenden Beugungsmuster berechnen.
• kennen die grundlegenden Unterschiede verschiedener Lichtquellen (thermische Strahler / Linienstrahler / Halbleiterlichtquellen) sowie die wichtigsten Kenngrössen von Lichtquellen (Wellenlänge, Brillanz, Bandbreite, Betriebsmodi).
• kennen konkrete Lichtquellen wie Glühlampen, Entladungslampen, Laser, LEDs, … in unterschiedlichen Spektralbereichen UV / VIS / NIR / IR können diese situationsbezogen auswählen und richtig einsetzen.
• kennen die grundlegenden Vorschriften der photobiologischen Sicherheit.
• kennen die unterschiedlichen lichttechnischen (radiometrischen und photometrischen) Grössen und können diese richtig einsetzen.
• kennen die Grundlagen der Bewertung von Licht und Farbe, unterschiedliche Farbräume und können die Farbwiedergabequalität des Lichtes beurteilen.
• können Beleuchtungskonzepte auswählen und aufbauen.
• kennen die Grundprinzipien des Rauschens und der Verzerrung, können die Kaskade von mehreren Verstärkerstufen auslegen und deren Vor- und Nachteile in Bezug auf Rauschen und Verzerrungen beurteilen.
• kennen die Grundlagen analoger Filter und kann passive und aktive Filter auslegen.
• kennen die Grundprinzipien der Signal-diskretisierung (Sampling, Quantisierungsrauschen, Aliasing) sowie die Hauptfehlerquellen der Signalwandlung (Offset-, Verstärkung- und Linearitätsfehler).
• kennen die wichtigsten A/D und D/A Signalwandlertopologien, können deren Vor- und Nachteile einschätzen und für eine spezielle Anwendung den richtigen Wandlertyp auswählen.
• kennen die wichtigsten Schnittstellen zwischen Signalwandlern und digitalen Systemen.
• haben praktische Erfahrungen im Bereich geometrische Optik gesammelt, insbesondere beim Einsatz von optischen Grundelementen und beim Aufbau von einfachen Freistrahloptiken.
• verfügen über praktische Erfahrungen beim Einsatz von Mikroskopen.
• haben praktische Erfahrung im Bereich Wellenoptik gesammelt, insbesondere in den Gebieten Beugung, Interferometrie und Polarimetrie.
• verfügen über praktische Erfahrungen beim Charakterisieren verschiedener Lichtquellen.
• sind mit dem Führen eines Laborjournals vertraut und können technische Berichte verfassen.