Angewandte Optik“-Schulung verlagert den Schwerpunkt auf Demos und Experimente

Veröffentlicht am: 05 Dezember 2018

Autor:

René Raaijmakers

Technischer Redakteur, Autor, Geschäftsführer

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Experte:

Dr. Jean Schleipen

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Experten von TNO und Ausbilder von T2prof geben den erneuerten Ausbildungskursen ‚Angewandte Optik‘, die im Februar in Delft und in Eindhoven beginnen, den letzten Schliff. Der Schwerpunkt verlagert sich. Der Anteil der harten Mathematik nimmt ab und macht Platz für Demos und praktische Experimente.

Der Kurs‚Angewandte Optik‚ von T2prof stammt aus dem Philips Center for Technical Training. Das High Tech Institute führt den Kurs in einer exklusiven Partnerschaft mit T2prof durch. Die erste Ausgabe stammt aus dem Jahr 2003. Kurz zuvor hatte ASML dem Philips CTT mitgeteilt, dass es einen Kurs benötige, um Elektronikingenieuren, Maschinenbauingenieuren und Chemieingenieuren ein besseres Verständnis für die Welt der optischen Forschung und Entwicklung zu vermitteln, in der sie arbeiten müssen.

Die Idee hinter der Anfrage von ASML war es, babylonische Sprachverwirrung bei Forschungsprojekten zu vermeiden. Wenn nicht-optische Ingenieure mehr über Linsen, Reflexion, Brechung, Kollimatoren, Laser und Ähnliches wüssten, könnten sie effektiver mit den Optikspezialisten im Unternehmen zusammenarbeiten. Dies ist Teil eines wachsenden Trends in der High-Tech-Welt. Unternehmen beziehen ihre Innovationskraft immer weniger von Einzelpersonen und immer mehr von multidisziplinären Teams. Wenn Menschen in der Lage sind, effizienter zusammenzuarbeiten, kommt dies wiederum der Entwicklung und der Innovationskraft zugute.

Experten von TNO und Trainer von T2prof haben die letzten Monate damit verbracht, das Training zu aktualisieren, um den Inhalt besser an die neuesten technologischen Entwicklungen anzupassen. Der größte Teil der schwierigen Matheaufgaben ist verschwunden. Dadurch wurde Platz für praktischere Themen wie optische Systeme, Aberrationskorrektur und die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie geschaffen. Der Lehrgang findet sowohl in Eindhoven als auch in Delft (TNO) statt.

Ein neuer Zeitplan gilt auch für die TNO-Schulung in Delft. In Eindhoven erstreckt sich der Kurs über sechzehn Nachmittagssitzungen über einen Zeitraum von acht Monaten. In Delft sind es acht Sitzungen am Nachmittag und am Abend, die sich über sechzehn Wochen erstrecken. Die Ausbildung ist bekanntermaßen anspruchsvoll, aber in den letzten Jahren wurde sie von den Teilnehmern im Durchschnitt mit mehr als 8 auf einer Skala von 10 bewertet.

Der Kurs ‚Angewandte Optik‘ in Delft wird auf Anfrage organisiert (acht Sitzungen am Nachmittag und Abend). Auch für den Kurs ‚Angewandte Optik‘, der zweimal im Jahr in Eindhoven beginnt (fünfzehn Nachmittage), kann man sich noch einschreiben.

Historisches Reisegepäck

Normalerweise gibt es zwei Arten von Kursteilnehmern, sagt Jean Schleipen, der seit vier Jahren einer der drei Ausbilder für den Kurs ‚Angewandte Optik‘ ist. Die eine Hälfte eignet sich den Inhalt ohne weiteres an und macht sich gleich an die Mathematik und die Hausaufgaben. Sie wollen den Beruf beherrschen. Andere brauchen eher ein Gesamtbild. Denken Sie an Marketingfachleute, die es für ausreichend halten, in allen optischen Bereichen grob auf dem Laufenden zu sein. Mein Ziel ist es, neben der Vermittlung von Wissen alle Teilnehmer für unser schönes und wichtiges Gebiet der Wissenschaft zu faszinieren und zu begeistern.‘

Um die Inhalte zu vermitteln und sie in einen größeren Zusammenhang zu stellen, hält Schleipen es für unerlässlich, den Studenten sowohl historisches Gepäck als auch tiefere Hintergrundinformationen zu vermitteln. ‚Wir können nicht alle Formeln und mathematischen Hintergründe an nicht-optische Ingenieure weitergeben. Aber es ist nützlich, wenn sie wissen, woher diese Berechnungen stammen. Wenn sie wissen, dass Ampère, Coulomb und Faraday im achtzehnten und neunzehnten Jahrhundert Entdeckungen auf dem Gebiet der Elektrizität und des Magnetismus machten und dass danach ein genialer Physiker, James Maxwell, auftauchte, ein Physiker, der die elektromagnetischen Kräfte mathematisch beschreiben konnte. Und als dieser Physiker mit seinen Formeln jonglierte, fielen alle Teile des Puzzles an ihren Platz und eine neue physikalische Konstante fiel heraus, die der damals gemessenen Lichtgeschwindigkeit sehr ähnlich war. Er spürte, dass es einen Zusammenhang geben musste. Maxwells Gleichungen bilden noch immer die Grundlage der modernen Optik.‘

Jahrhunderts, fährt Schleipen fort, entdeckte Hertz den photoelektrischen Effekt, gefolgt vom Aufkommen der Quantenmechanik zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts. Neue Erkenntnisse zeigten, dass Teilchen, wie z.B. Elektronen, als Masse und als Welle beschrieben werden können. Umgekehrt konnte sich das Licht sowohl als Welle als auch als Teilchen verhalten. Die Studenten sagen mir, dass sie diese Art von Wissen zu schätzen wissen.‘

Schleipen möchte auch Hintergrundinformationen geben, wenn er optisch-physikalische Phänomene erklärt. Wenn Sie eine Linse verwenden, um einen Laserstrahl zu fokussieren, dann hat der Fleck eine endliche Breite. Aber warum? Sie können dann erklären, dass dies auf die Beugung und/oder Brechung des Lichts zurückzuführen ist. Aber ich möchte auch, dass die Studenten die Ursache dieses Phänomens verstehen. Dass es zum Wellencharakter des Lichts gehört. Ich bin fest davon überzeugt, dass dies zum Verständnis beiträgt.‘

In dem neuen Kurs, der in Zusammenarbeit mit TNO entwickelt wurde, hat Schleipen mehr Platz für Demos geschaffen. Seine Erfahrung ist, dass kleine Demonstrationen sehr aufschlussreich sein können. ‚In einer einfachen praktischen Demonstration lasse ich die Studenten den Abstand zwischen den Spuren einer CD, DVD oder Blu-ray Disc bestimmen. Wir lassen einen Laser auf eine DVD strahlen und die Studenten messen die Winkel der gebeugten Strahlen, einfach mit einem Maßband. Und wirklich, mit einer Genauigkeit von weniger als einem Zehntel Mikrometer!‘ Er lacht.“So ein Test dauert zehn Minuten, dann ist jeder aufgewacht und kann zum nächsten Modul übergehen.‘

Während des Kurses werden auch interessante Naturphänomene besprochen. Warum sehen wir einen Regenbogen, warum sind es manchmal zwei und warum sind die Farben dieser beiden Bögen invertiert?

Eine stabile Disziplin

In unserem Land kann sich die optische Technologie auf neue Aufmerksamkeit freuen. So hat der Spitzensektor High Tech Systems & Materials im vergangenen Juli die Photonics National Agenda veröffentlicht und 2018 wurden erhebliche Subventionen für photonische Chips bewilligt. Auf die Frage, ob wir es mit einer Renaissance seines Bereichs zu tun haben, reagiert Schleipen jedoch recht neutral. ‚Wir spielen sicherlich mit, aber im Bereich der Optik sind wir ein kleines Land, zum Beispiel im Vergleich zu Deutschland. Natürlich haben wir ASML und Signify und ein paar Dutzend kleine und mittlere Unternehmen, die im Bereich der Photonik sehr gut abschneiden, aber sicher nicht Hunderte, wie es bei unseren östlichen Nachbarn der Fall ist.‘

Mit dieser Aussage will Schleipen die Optik nicht verharmlosen. Sie ist in erster Linie ein sehr stabiles Feld, weil sie die Grundlage für eine extrem breite Palette von Themen mit vielen Anwendungsbereichen bildet. Sie finden die optische Technologie in der Messtechnik, der Sensorik, der Inspektion, der Sicherheit, der Datenkommunikation, der Bildgebung, in der Automobilindustrie und in den biomedizinischen und Biowissenschaften.‘

Der neue Kurs trägt auch den jüngsten Entwicklungen auf dem Gebiet der optischen Phänomene und der Instrumentierung Rechnung. Um ein Beispiel zu nennen: Das Imec in Leuven hat vor einigen Jahren einen neuen cmos-Bildsensor entwickelt, in den eine Vielzahl von winzigen Spektralfiltern integriert wurde. Diese kompakten und potenziell kostengünstigen hyperspektralen Sensoren haben nun ihren Weg in eine ganze Reihe neuer Anwendungen im Gesundheitswesen gefunden.‘

Das Gebiet der Optik ist so umfangreich, dass nicht alle Teilbereiche in sechzehn dreistündigen Modulen behandelt werden können. Wir könnten leicht vier weitere Module hinzufügen, aber irgendwo müssen wir aufhören. Wir befassen uns nicht mit Biowissenschaften und biomedizinischer Technik, aber die Grundlagen werden ausreichend behandelt. Und vor allem: Die Studenten erleben den Stoff jetzt selbst, indem sie während der wöchentlichen praktischen Sitzungen physisch an den Knöpfen drehen können. Nach dem Kurs sind die Teilnehmer ausreichend ausgerüstet, in allen Teams, in denen die Diskussionen über Optik in die Tiefe gehen. Und zu Hause können sie bis ins kleinste Detail erklären, woher die Farben eines Regenbogens kommen.‘

Dieser Artikel wurde von René Raaijmakers geschrieben, dem technischen Redakteur von Bits&Chips.