Universität Bielefeld, Physikalische Chemie I

Vorlesung:
Optik in der chemischen Diagnostik


Eckdaten:


Ankündigungen:


Zeitplan, Weiterführende Informationen *
Datum Thema Ergänzende Informationen
11.04.2016 Administratives. Motivation / Anwendungsbeispiele. Eigenschaften von Licht. Foliensammlung
18.04.2016, 25.04.2016 Reflexion und reflektive Optiken. Foliensammlung
02.05.2016, 09.05.2016, 23.05.2016, 30.05.2016 Lichtbrechung und refraktive Optiken. Foliensammlung
30.05.2016, 06.06.2016 Polarisation, Polarisatoren und Polarisationsaufgelöste Messungen. Foliensammlung
13.06.2016, 20.06.2016 Das menschliche Auge. Optische Instrumente. Wellenoptik. Foliensammlung
27.06.2016, 04.07.2016 Funktionsweise und Aufbau von Monochromatoren und Spektrographen. Foliensammlung
04.07.2016, 11.07.2016, 18.07.2016 CCD-Sensoren, Kameras, Objektive und Grundlagen der wissenschaftlichen Fotografie. Foliensammlung
18.07.2016 Lichtwellenleiter und ihre Anwendungen. Foliensammlung
18.07.2016 Verschiedenes: Adaptive Optik, Absolutbestimmung der Quanteneffizienz. Foliensammlung
Unterlagen der Vorlesung vom SS 2014 - Zur Ansicht und Vorbereitung
- Administratives. Motivation / Anwendungsbeispiele. Eigenschaften von Licht. Foliensammlung
- Reflektive Optiken. Foliensammlung
- Refraktive Optiken. Foliensammlung
- Das (menschliche) Auge. Optische Instrumente. Wellenoptik. Foliensammlung
- Kameras und Objektive. Foliensammlung
- Lichtwellenleiter. Foliensammlung
- Verschiedenes. Foliensammlung
* Die PDF-Files der Skripte sind in einem geschützten Bereich abgelegt. Username "OD2016", Password wurde den TeilnehmerInnen der Vorlesung bekanntgegeben.

Empfohlene Literatur (Auswahl)

Eugene Hecht "Optics" (4th edition, 2002).
Sehr umfassend (600 Seiten), deckt alle Bereiche ab.
Bergmann / Schaefer "Lehrbuch der Experimentalphysik Bd. 3, Optik".
15 Kapitel unterschiedlicher Autoren, daher einige Dopplungen (und ärgerlicherweise auch Auslassungen). Exzellente Einführungskapitel, teilweise exotische Ergänzungen (Farbmetrik, Quantenoptik, Optik in der Relativitätstheorie).
D. 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).
Demtröder "Laserspektroskopie".
Schwerpunkt Laserspektroskopie. Deckt den kompletten Bereich von Grundprinzipien, Instrumentierung, Methoden und Anwendungsbeispielen ab. Kapitel "Experimentelle Hilfsmittel des Spektroskopikers" (Seite 66 - 144) diskutiert Spektrographen, Interferometer, Detektoren.
CVI / Melles-Griot "Optics Guide".
PDF-Files zu allen praktisch relevanten Gebieten der abbildenden Optik ("Fundamental Optics", "Gaussian Beam Optics", "Optical Specifications", "Material Properties", "Optical Coatings"). Kurz und kompakt. Auch wenn natürlich partiell die eigenen Produkte betont werden eine exzellente Einführung!
CVI / Melles-Griot "Technical Literature".
PDF-Files zu speziellen Fragen der Optik (Strahlaufbereitung, Messmethoden, ...)
Wikipedia (Deutsch, Englisch): Diverse Artikel

Inhalt:

Die Anwendung und Weiterentwicklung analytischer Techniken ist essentiell für alle Bereiche der Chemie - angefangen von Grundlagenuntersuchungen, über die Charakterisierung und Identifizierung von Stoffen bis hin zur Entwicklung von Sensoren für die industrielle Prozesssteuerung. Die meisten modernen Methoden sind dabei spektroskopischer Natur. Optische Methoden haben den Vorteil, dass sie hochsensitiv sind und gleichzeitig berührungslose und zerstörungsfreie Untersuchungen erlauben.

Inhalt Teil 1: Nach einem Streifzug durch die Grundgebiete der Optik (Materialien, refraktive und reflektive Optiken) werden in diesem Modul die optischen Standardkomponenten vorgestellt, aus denen viele moderne Instrumente bestehen: Linsen, Spiegel, Prismen, Interferometer, dispersive Elemente, Detektoren, u.v.m. An Hand von Geräten aus dem Laboralltag eines Chemikers wird das Zusammenwirken dieser Komponenten nachvollzogen.

Inhalt Teil 2: Im zweiten Teil der Vorlesung werden darüber hinaus komplexere optische Bauelemente und Phänomene vorgestellt (u.a. Interferometer, Pockels-Zellen, Kerr-Effekt, akustooptische Modulatoren). Typische Einsatzbereiche dieser Komponenten werden diskutiert.

Studierende erhalten einen Einblick in den Aufbau von Geräten und sollen an praktischen Objekten einfache Justagen vornehmen. Schwerpunkt wird sein zu zeigen, wie durch Modifikationen an optischen Komponenten ein bestehender Messaufbau optimiert werden kann und wie Messinstrumente weiterentwickelt werden können.

Ziel ist es, die Teilnehmer in die Lage zu versetzen, eigenständig und kritisch die vielfältigen Techniken gegeneinander abzuwägen, Beschränkungen von Geräten zu erkennen und ggf. auch zu kompensieren und optische Methoden in allen Bereichen von Chemie und Biochemie sinnvoll einzusetzen.


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


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