Optische Analytik und Spektroskopie

Lernziele und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wichtigsten Methoden der optischen Analytik und die zur Realisation notwendigen Komponenten und Geräte. Sie können die Eigenschaften von Strahlquellen wie spektrale Breite, Kohärenz, Strahlqualität, Polarisation und Pulslänge benennen und wissen, welche Geräte zur Analyse dieser Parameter verwendet werden. Die Studierenden sind in der Lage, die Entstehung von optischen Spektren in Atomen und Molekülen prinzipiell zu beschreiben. Sie können Methoden wie Absorptions-, Fluoreszenz- und Ramanspektroskopie beschreiben und im vorlesungsbegleitenden Praktikum eigenständig in Versuchsaufbauten umsetzen. Die Studierenden wissen, wie gemessene Daten mit entsprechender Software (z.B. Matlab) ausgewertet werden können. Die Teamfähigkeit wird durch die Gemeinschaftsarbeit gestärkt.

Vorlesungsinhalt

Optische Strahlquellen und ihre Eigenschaften und Verwendung; Aufbau und Spezifikation von Spektrometern: Prismen-, Gitter-, Fouriertransformspektrometer; zeitaufgelöste Methoden (Time-Correlated Single Photon Counting; Frequency-Domain Spektroskopie). Entstehung von atomaren und molekularen optischen Spektren. Klassische Methoden wie Absorptions-, Fluoreszenz- und Raman-Spektroskopie sowie Laser-Doppler-Spektroskopie und Speckle-Interferometrie. Linienbreiten von Spektrallinien und Reduktionsmethoden. Laser-Streuverfahren.

Praktikumsinhalt

Eigenständige Gruppenarbeiten mit Themen: Aufbau eines Gitterspektrometers zur Analyse von Fluoreszenz; Fouriertransformspektroskopie; optische CO2-Analyse; zeitaufgelöste Spektroskopie mit ps-Auflösung; Raman-Spektroskopie. In Beispielen von klassischen Versuchsaufbauten wie z.B. für die Absorptions-, Fluoreszenz- und Raman – Spektroskopie wird die Verwendung und das Zusammenspiel dieser Komponenten sowohl in der Vorlesung als auch in der praktischen Laborarbeit verdeutlicht.