Wahlfach „Bewertung optischer Systeme - Theorie der

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Wahlfach „Bewertung optischer Systeme - Theorie der Abbildung“
Komplexe:
0.
1.
2.
3.
Allgemeines
Geometrisch-optische Abbildung und Abbildungsfehler
Analytische Bild- und Farbfehlertheorie
Wellenoptische Theorie der Abbildung
0.
Allgemeines
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Wie ist eine optische Abbildung allgemein definiert?
Welche Modelle der optischen Abbildung gibt es?
Erläutern Sie den Gültigkeitsbereich der Modelle der optischen Abbildung!
Worin unterscheiden sich die Modelle der optischen Abbildung?
Ist eine punktförmige Abbildung theoretisch oder/und praktisch möglich?
1.
Geometrisch-optische Abbildung und Abbildungsfehler
Paraxiale/kollineare Abbildung
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
Was sind die mathematisch-physikalischen Grundlagen der geometrisch-optischen
Abbildung?
Wie ist die paraxiale Abbildung definiert?
Was ist der Unterschied zwischen paraxialer und kollinearer
Abbildung?
Erläutern Sie Inhalt und Formulierung der (kollinearen) Matrixrechnung
(ABCDMatrix)!
Was ist der Vorteil der (kollinearen) Matrixrechnung (ABCD-Matrix) gegenüber den
konventionellen kollinearen Abbildungsformeln?
Zeigen Sie grafisch den Inhalt der kollinearen schiefen Abbildung
(Scheimpflugbedingung)!
Ist die schiefe Abbildung ähnlich?
Was ist der Inhalt des Delano-Diagramms?
Woher kommt die Bezeichnung Gaußbündel und was ist die Besonderheit von
Gaußbündeln?
Wie ist der Laserbündelradius (Gaußbündel) definiert?
Erläutern Sie die grundsätzliche geometrische Natur der Laserstrahlung (Taille Divergenz) für Gaußbündel!
Wie ist geometrisch und inhaltlich der Rayleigh-Parameter (bzw. Nahfeld-Parameter oder
konfokale Brennweite) definiert?
Auf welchen kleinsten Taillenradius (Gaußbündel) kann theoretisch fokussiert werden?
Wie funktioniert eine Laseraufweitungsoptik?
Strahldurchrechnung und Abbildungsfehler
1.15
1.16
1.17
Erläutern Sie den grundsätzlichen geometrischen und optischen Inhalt und den
Rechenablauf der (vektoriellen) Strahldurchrechnung?
Wie sind die geometrischen bzw. monochromatischen Abbildungsfehler definiert bzw.
erklärt?
Was ist eine Korrektionsdarstellung?
2
1.18
1.19
1.20
1.21
1.22
Erläutern Sie eine Darstellung von Queraberrationen!
Was ist ein Spotdiagram?
Wie sind Meridional- und Sagittalebene definiert?
Erläutern Sie den grundsätzlichen geometrischen und optischen Inhalt der Durchrechnung
astigmatischer Büschel?
Erläutern Sie Astigmatismus und Bildfeldwölbung!
Optischer Weg und Variation
1.23
1.24
1.25
1.26
1.27
Wie ist der optische Weg mathematisch definiert?
Was ist die grundsätzliche Eigenschaft des optischen Weges?
Erläutern Sie das Fermat´sche Prinzip!
Was ist der Inhalt des Satzes von Malus?
Was ist der Inhalt der Abbe´schen Sinusbedingung?
2.
Analytische Bild- und Farbfehlertheorie
Eikonale
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Was sind allgemein Eikonale?
Erklären Sie geometrisch Punkt- und Winkeleikonal!
Worin liegt die besondere Eigenschaft des Winkeleikonals?
Was ist die optische Konsequenz der Reihenentwicklung des Winkeleikonals?
Nach welchen Größen wird das Winkeleikonal anschaulich entwickelt?
Was folgt aus der Reihenentwicklung des Winkeleikonals bis
zu Gliedern 2. Ordnung?
Was folgt aus der Reihenentwicklung des Winkeleikonals bis zu Gliedern 4. Ordnung?
Was folgt aus der Reihenentwicklung des Winkeleikonals bis zu Gliedern 6. Ordnung?
Analytische Bildfehler (3. Ordnung)
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
Was ist allen analytischen Bildfehlern 3. Ordnung gemeinsam?
Wonach gliedern sich allgemein (analytische) Bildfehler?
Erklären Sie Bildfehler-, Flächenteil- und
Linsenteilkoeffizienten?
Was ist den Seidel´schen Bildfehlern (Bildfehler 3. Ordnung) gemeinsam?
Interpretieren Sie Öffnungsfehler, Koma, Astigmatismus + Bildfeldwölbung und
Verzeichnung 3. Ordnung hinsichtlich des grundsätzlichen Einflusses auf Ähnlichkeit
und Schärfe der Abbildung!
Veranschaulichen Sie die Zerstreuungsfiguren von Öffnungsfehler, Koma,
Astigmatismus + Bildfeldwölbung und Verzeichnung 3. Ordnung!
Analytische paraxiale Farbfehler
Gibt es im paraxialen Gebiet irgendwelche Abbildungsfehler?
Woraus resultieren grundsätzlich die (paraxialen) Farbfehler?
Erklären Sie grafisch die grundsätzliche Wirkungsweise der
(beiden) paraxialen Farbfehler!
3
3.
Wellenoptische Theorie der Abbildung
Wellenaberration
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Wie ist die Wellenaberration definiert?
Wie ist der (qualitative) Zusammenhang zwischen Abbildungsfehlern und
Wellenaberration?
Wie sieht allgemein eine ideale Wellenfläche (ohne Abbildungsfehler) bzw. eine
abbildungsfehlerbehaftete Wellenfläche aus?
Wie kann die Wellenaberration prinzipiell berechnet werden?
Warum wird die Wellenaberration im Allgemeinen in der Austrittspupille
berechnet?
Inkohärente Abbildung
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
Wie ist die inkohärente Abbildung definiert?
Was ist die Punktbildfunktion, und wie wird sie prinzipiell
berechnet?
Wie wird sinnvollerweise die Punktbildfunktion normiert, warum so?
Skizzieren und interpretieren Sie das beugungsbegrenzte laterale und axiale
Beugungsbild eines Punktes!
Was sind die wellenoptische Grenzauflösung, wellenoptische Abbildungs- und
Schärfentiefe?
Interpretieren Sie das Faltungsintegral!
Was ist die Linienbildfunktion, und wie wird sie prinzipiell berechnet?
Wie ist die optische Übertragungsfunktion definiert?
Was sind die Modulations- und die Phasenübertragungsfunktion?
Nennen Sie grundsätzliche Möglichkeiten der Berechnung und Messung der optische
Übertragungsfunktion!
Skizzieren
Sie
den
grundsätzlichen
Verlauf
der
beugungsbegrenzten
Modulationsübertragungsfunktion!
Wie ist die Definitionshelligkeit definiert?
Kohärente Abbildung
3.18
3.19
3.20
Wie ist die kohärente Abbildung definiert?
Erklären Sie das Grundprinzip der Abbe´schen Mikroskoptheorie!
Veranschaulichen Sie die Abbe´sche Formel für die Grenzauflösung!