Universität Bielefeld, Physikalische Chemie I

Vorlesung:
LASER: Prinzipien, Typen und Anwendungen in der Chemie

Eckdaten:

Belegnummer 21 14 28, Vorlesung, 1 SWS
Zeitraum: 01.04.2019 - 20.05.2019 (halbsemestrig)
Regelmäßiger Termin: Wöchentlich, Montags, Seminarraum E1-148 von 12-14 Uhr.
Verwendbar für:
- Chemie Master (TC, PH, SY, Wahlpflichtbereich, 2. Semester, 2,5 CP)
- Graduate School of Chemistry and Biochemistry (jeweils 3 Doppelstunden als Äquivalent für eine Ringvorlesung, d.h. die vollständige Vorlesung bringt maximal 4*0,5 CP)
- Individuelle Ergänzung (2 CP)

Ankündigungen:

Die Veranstaltung findet erstmalig am Montag, den 1. April 2019 statt (Vorbesprechung, Übersicht über die Vorlesung)
Zeiten: Beginn 12:15 Uhr, 10 Minuten Pause, Ende 13:55 Uhr.
Zeitplan im SS 2019 (PDF)
Broschüre: Das Berufsbild des Physikochemikers.

Zeitplan, Weiterführende Informationen *
Datum	Thema	Ergänzende Informationen
01.04.2017	Teil 1: Administratives. Motivation / Anwendungsbeispiele. Eigenschaften von Licht und Laserstrahlung.	Folien
08.04.2019	Teil 2: Grundlagen.	Folien
15.04.2019	Teil 3: Laser: Typen und Aktive Medien.	Folien
29.04.2019, 06.05.2019	Teil 4: Laserresonatoren.	Folien
06.05.2019, 13.05.2019	Teil 5: Komponenten von Lasern, Praktische Realisierung.	Folien
20.05.2019	Teil 9: Sonderthema -- Freie-Elektronen-Laser (FEL).	Folien
20.05.2019	Teil 6: Sonderthema -- Laserkühlung und ihre Anwendung.	Folien
-	Zur Ansicht/Vorbereitung: Foliensatz der Vorlesung aus dem SS 2017	-
12.06.2017	Teil 1: Administratives. Motivation / Anwendungsbeispiele. Eigenschaften von Licht und Laserstrahlung.	Folien
19.06.2017, 26.06.2017	Teil 2: Grundlagen.	Folien
26.06.2017, 03.07.2017	Teil 3: Laser: Typen und Aktive Medien.	Folien
03.07.2017, 10.07.2017	Teil 4: Laserresonatoren.	Folien
* Die PDF-Files der Skripte sind in einem geschützten Bereich abgelegt. Username "Laser2015", Password wurde den TeilnehmerInnen der Vorlesung bekanntgegeben.

Empfohlene Literatur (Auswahl)

Empfehlung:Jeff Hecht "Understanding Lasers -- An Entry-Level Guide" 4th edition (2019), Wiley-IEEE Press, 608 Seiten, ISBN 978-1119310648, Preis: EUR 97,90, Kindle-Version EUR 74,80.
Preisexplosion bei der vierten Auflage, die dritte Auflage ist für einen Bruchteil des Preises erhältlich (< 20 EUR).

Inhalt:

160 Seiten Grundlagen (incl. Laser-Prinzip, Eigenschaften, Physik, Laser-Zubehör)
180 Seiten Lasertypen
100 Seiten Anwendungen
Antworten zu "Quiz Questions", Laser-Sicherheit

Alternativ zur Vor- und Nachbereitung:

Dieter Meschede "Gerthsen Physik" (23. Auflage, 2006)

Relevant: Kapitel 9 "Geometrische Optik" (483-519), Kapitel 10 "Wellenoptik" (519-569), Kapitel 11 "Strahlungsfelder" (569-607), Kapitel 15 "Laserphysik" (823-847). Ist vom Prinzip eher ein Nachschlagewerk als ein Lehrbuch.

Dieter Meschede "Optics, Light and Lasers" (2nd edition, 2007)

Enthält eine 250-seitige Einführung in alle Grundprinzipien der Optik (Strahlenoptik, Wellenoptik, Ausbreitung in Materie, Abbildungen, Interferometrie, Wechselwirkung mit Materie).

Wolfgang Demtröder "Laser Spectroscopy" (4th edition, 2008)

Volume 1: Basic Principles, Volume 2: Experimental Techniques
Schwerpunkt Laserspektroskopie. Deckt den kompletten Bereich von Grundprinzipien, Instrumentierung, Methoden und Anwendungsbeispielen ab.
Kapitel "Spectroscopiy Instrumentetion" (Seite I/99 - I/231)) diskutiert Spektrographen, Interferometer, Detektoren.

Eichler "Laser Bauformen, Strahlführung, Anwendungen", Springer Verlag (2010).

Online-Zugriff vom Uninetz: http://www.springerlink.com/content/978-3-642-10461-9

Inhalt:

In den Jahren nach der Demonstration des ersten funktionstüchtigen Lasers 1960 durch T. Maiman wurden in kurzen Zeitabständen immer neue Laser entwickelt und immer neue Anwendungsfelder erschlossen. Seit dieser Zeit haben sich Laser einen festen Platz in vielen Bereichen des täglichen Lebens erobert. Relevant für die Chemie ist insbesondere, dass Laser Herzstück vieler moderner diagnostischer Techniken sind -- und die Weiterentwicklung derartiger Verfahren ist traditionell ein wichtiger Teilbereich der Physikalischen Chemie. Darüber hinaus sind sie wichtige Lichtquellen für photophysikalische Untersuchungen.

In dieser Vorlesung sollen zunächst die notwendigen Grundlagen über Aufbau und Funktionsprinzip von Lasern besprochen werden (Einstein-Gleichungen, Inversion, Besetzungskinetik). Daran anschließen wird sich eine Diskussion der Eigenschaften von Laserstrahlung die diese Geräte zu einem so vielseitigen Instrument in der Chemie machen: Kohärenz, Polarisation, Frequenz, Dauerstrichbetrieb, Erzeugung kurzer Pulse. Die Funktionsweise wichtiger Lasertypen wird an ausgewählten Beispielen diskutiert (u.a. Gaslaser, Farbstofflaser, Festkörperlaser, Halbleiterlaser, Freie-Elektronen-Laser). Nach einem Einschub über Laser-Resonatoren (Resonatortypen, longitudinale Moden, transversale Moden) werden Elemente und Bausteine eines modernen Lasers erläutert (Cavitydesign, Q-Switching, Mode-locking). Ein weiterer Schwerpunkt wird die Diskussion der Anwendung von Lasern sein, wobei Wissenschaft und Messtechnik die Schwerpunkte bilden.

Ziel dieser Veranstaltung ist es, den Teilnehmern die Grundlagen für einen erfolgreichen Einsatz von Lasern in Chemie und Biochemie zu vermitteln, Beschränkungen von Geräten zu erkennen und ggf. auch zu kompensieren. Unterstützt wird die Vorlesung durch Demonstrationen und ggf. auch durch praktische Übungen im Labor.

Fragen zur Vorlesung ...

... oder auch zu anderen Themen des Studiums, der Physikalischen Chemie o.ä.m. beantworte ich natürlich gern. Bei Interesse können z.B. auch Laborführungen vereinbart werden. Neben den Vorlesungsterminen bin ich im folgenden Raum zu finden:

apl. Prof. Dr. Andreas Brockhinke
Büro in Raum F2-114, sonst im Labortrakt E2
Telefon 2189
email: andreas.brockhinke@uni-bielefeld.de
Internet: Meine Homepage ...