Специальный физический практикум
| Вид материала | Практикум |
- Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю " " 20 г. Рабочая программа, 277.23kb.
- Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю " " 2011 г. Рабочая программа, 125.38kb.
- Московский инженерно-физический институт, 1479.21kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплина «физика» Кафедра общей и экспериментальной, 611.05kb.
- Регуш Людмила Александровна практикум по наблюдению и наблюдательности серия практикум, 2045.33kb.
- Практикум по психологии, 4549.93kb.
- Л. В. Щербакова практикум по аналитической химии барнаул 2004 министерство образования, 957.22kb.
- Практикум : «Оценка и повышение эффективности комплекса маркетинга» Анализ и «чистка», 62.07kb.
- Специальный курс ставрополь 2009 ббк 67. 628., 1677.05kb.
- Практикум по курсу "Коммерческое право", 1874.08kb.
Аннотация дисциплины
Специальный физический практикум
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 6 зачетных единиц (216 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является Формирование базовых знаний в области атомной и молекулярной спектроскопии, фотофизики и физики лазеров на основе общефизической и общетеоретической подготовки бакалавров-физиков. В результате выполнения работ спецпрактикума обеспечивается закрепление и углубление теоретических знаний по спектроскопии и физики лазеров, приобретения навыков выполнения сложного оптико-спектрального эксперимента, освоения основ практической спектроскопии возможность практического применения знаний в наукоемких и высокотехнологичных сферах деятельности, включая образование. Каждая из лабораторных работ спецпрактикума представляет собой отдельную исследовательскую задачу, которая для студентов является пионерской. Студентам предлагается выполнить эти работы, следуя методологии проведения научного исследования и правилам представления результатов, принятым в мировом научном сообществе.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных практических знаний, навыков и умений при изучении вышеперечисленных специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках курсовой работы и магистерской диссертации (ОНК-2);
– в умении разбираться в практических вопросах систематики спектров многоэлектронных атомов, двухатомных и многоатомных молекул и молекулярных кристаллов, фотофизических процессов и физике лазеров (ИК-1);
– в овладении инструментальными средствами извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов, ионов и молекул, молекулярных кристаллов а также в умении пользоваться ими при решении конкретных практических задач, как в спектроскопии, так и в смежных научно-прикладных областях (ИК-2);
– в умении работать с информацией в области спектроскопии и физики лазеров в связи с решением вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– в активном применении навыков использования специализированных программных пакетов для обработки и интерпретации результатов эксперимента в области спектроскопии, фотофизики и физики лазеров при решении образовательных и научных задач (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания физических законов, работающих в области оптической спектроскопии, фотофизики и физики лазеров, при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области оптики и спектроскопии, физики конденсированного состояния вещества, квантовой и функциональной электроники (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы):
1.Спектроскопическая диагностика плазмы
1.1.Измерение температуры дугового разряда. Методы определения температуры:
а. по относительным интенсивностям линий в эмиссионных спектрах атомов,
б. по измерению относительных интенсивностей линий вращательной или полос колебательной структуры в электронных спектрах двухатомных молекул.
1.2. Определение концентрации электронов в плазме дугового разряда по штарковскому расщеплению (уширению) линий в спектре водорода или лития.
2.Молекулярная спектроскопия.
2.1. Колебательно-вращательная структура электронного перехода 2S+- 2S+ радикала циана (CN).
2.2. Проверка правила зеркальной симметрии спектров поглощения и флуоресценции сложных молекул.
2.3. Комбинационное рассеяние света в молекулярном кристалле нафталина.
2.4. Спектры экситонного поглощения в молекулярных кристаллах.
2.5. Использование абсорбционной инфракрасной спектроскопии для анализа колебаний многоатомных молекул.
3.Прикладная спектроскопия.
3.1.Основы количественного эмиссионного спектрального анализа.
4.Физика лазеров: измерение основных характеристик лазерного излучения (коэффициента усиления, расходимости и модовой структуры).
5. Фотофизические процессы в сложных молекулах: построение диаграммы Яблонского по результатам измерения спектров поглощения и испускания, флуоресцентного, радиационного и фосфоресцентного времени жизни.
В результате выполнения работ спецпрактикума студент магистратуры должен знать: основные исследовательские и практические методы, используемые для количественного анализа физических ситуаций в явлениях спектроскопии, фотофизики, физики лазеров и вопросах аналитической спектроскопии, а также основы обработки результатов измерений,
уметь: использовать теоретические модели для интерпретации результатов оптико-спектрального эксперимента в атомно-молекулярных средах на разных уровнях организации материи (атом, молекула, кристалл), работать на современной автоматизированной аппаратуре, выполнять компьютерный анализ систематических и статистических погрешностей с применением современных программных пакетов,
владеть: основами инструментальных оптико-спектроскопических методов извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов и молекул.
Виды учебной работы: лабораторные занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Атомная и молекулярная спектроскопия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование базовых знаний в области спектроскопии атомов и молекул, на основе общефизической и общетеоретической подготовки бакалавров-физиков и специалистов. В результате изучения дисциплины обеспечивается возможность практического применения знаний в наукоемких и высокотехнологичных сферах деятельности, включая образование.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках курсовой работы и магистерской диссертации (ОНК-2);
– в умении разбираться в систематике спектров в связи с изучением явлений взаимодействия света со свободными и связанными атомами и молекулами (ИК-1);
– в овладении инструментальными средствами извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов, ионов и молекул, а также умения пользоваться ими при решении конкретных практических задач, как в спектроскопии, так и в смежных научно-прикладных областях (ИК-2);
– в умении работать с информацией в области спектроскопии в связи с решением вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– в активном применении навыков использования специализированных программных пакетов для выполнения расчетов и математического моделирования основных спектроскопических явлений при решении образовательных и научных задач (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания физических законов и структуры явлений взаимодействия излучения с веществом, в широкой области электромагнитного спектра при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области оптики и спектроскопии, физики конденсированного состояния вещества, квантовой и функциональной электроники (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы): Общие вопросы спектроскопии. Основы приближенных методов описания и расчета электронных состояний в атомах и молекулах. Систематика состояний электронов в многоэлектронных атомах и спектры переходов. Экспериментальные методы атомной спектроскопии. Электрооптическая модель молекулы. Описание движений (электронного, колебательного, вращательного) свободных молекул и соответствующих им спектров. Электронно-колебательная спектроскопия связанных молекул. Экспериментальные методы молекулярной спектроскопии. Извлечение информации о строении и энергетической структуре свободных и связанных молекул. Основы радиоспектроскопии. Основы рентгеновской спектроскопии.
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен
знать: основные приближения и методы, используемые для количественного описания электронных состояний и спектров атомов и ионов, строения и движений свободных и связанных молекул, систематику вращательных, колебательных, электронных спектров двухатомных и многоатомных молекул в приложении к конкретным явлениям взаимодействия света с молекулами, эффекты взаимодействия отдельных движений в молекулах и их спектроскопические проявления: особенности строения спектров при переходе от двухатомных молекул к многоатомным и от свободных молекул к связанным (плотные молекулярные газы, жидкости, кристаллы); возможности радиоспектроскопии и рентгеновской спектроскопии.
уметь: выполнять оценки энергий переходов в электронных, колебательных, вращательных спектрах, строить простые модели атомных и молекулярных спектров, производить теоретико-групповой анализ вращательных, колебательных и электронных состояний и спектроскопических переходов, применять приобретенные знания для изучения явлений атомной и молекулярной спектроскопии с помощью инструментальных спектроскопических методов в разных областях электромагнитного спектра.
владеть: принципами и основами инструментальных спектроскопических методов извлечения информации об энергетической структуре и строении свободных и связанных атомов, ионов и молекул.
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом, экзаменом
Аннотация дисциплины
Фотофизика атомных и молекулярных сред
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 час.).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение комплексных процессов трансформации поглощенной световой энергии в веществе.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках магистерской диссертации (ОНК-2);
– в формировании качественного понимания сложных фотофизических процессов на основе наглядных моделей (ИК-1),
в овладении количественными методами описания взаимодействия излучения с веществом (атомные и молекулярные среды) на основе классической и квантовой теории (ИК-2);
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания законов фотофизики при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области физики, химии, биологии (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы):
Роль фотофизических процессов в атомной и молекулярной физике, химии, биологии. Возбуждение молекул. Время жизни возбужденного состояния. Закономерности изменения заселенности состояния молекул в рамках двухуровневой и многоуровневой схем. Внутримолекулярное перераспределение колебательной энергии в сложных молекулах (1ЗЕ).
Диаграмма Яблонского. Пути распада возбужденных состоянии. Люминесценция ее характеристики и законы. Безызлучательные процессы. Тушение люминесценции молекул посторонними примесями. Роль процессов переноса энергии в физических, химических биологических системах. Механизмы безызлучательного переноса энергии: индуктивно-резонансный, обменно-резонансный (1ЗЕ).
Кооперативная сенсибилизация фотофизических и фотохимических процессов. Нестационарные когерентные эффекты в коллективе возбужденных частиц. Лазерная фотофизика и фотохимия. Хроноскопия фотофизических процессов (1ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен
знать: классификацию элементарных фотопроцессов и их константы скоростей; методы их описания на основе классической и квантово-механической теорий взаимодействия излучения с веществом и физической кинетики; роль фотофизических процессов в физических, химических и биологических явлениях; современные экспериментальные методы исследования фотофизических процессов на основе достижений лазерной физики и техники.
уметь: делать оценки и выполнять расчеты скоростей протекания и квантовых выходов элементарных фотопроцессов; анализировать сложные явления, развивающиеся как совокупность нескольких фотопроцессов; производить поиск практических применений фотофизических процессов.
владеть: методами описания взаимодействия излучения с веществом и методами физической кинетики.
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Аннотация дисциплины
Лазерная физика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение теории работы лазеров, лазерных систем и их применения в научных исследованиях, промышленности, биологии, медицине, информатике
Задачей изучения дисциплины является: изучение физических основ конструирования лазеров, в том числе проектирования оптических резонаторов; изучение методов создания инверсии населённостей в лазерных средах; временной эволюция световых полей в лазерах; теории распространения лазерных пучков; взаимодействия лазерного излучения с веществом.
Основные дидактические единицы (разделы): Квантовая электроника (1 ЗЕ), Нелинейная оптика 1(ЗЕ), Квантовая оптика (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: методы усиления и генерации электромагнитного излучения на основе явления вынужденного излучения в неравновесных квантовых системах, теорию оптических резонаторов и распространения лазерных пучков в открытом пространстве и оптическом волноводе, теорию основных нелинейно оптических явлений (ГВГ, параметрическое усиление света, самофокусировка и др.), основы теории взаимодействия лазерного излучения с веществом
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем развития лазерной физики (разработки лазерных источников, методов их применения науке, технике и медицине), в планировании и проведении физического эксперимента связанного с генерацией или использованием лазерного излучения
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования изделий квантовой электроники и приборов на их основе
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Физика газовых лазеров
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение физики процессов создания инверсии населенностей в газовых средах,
Задачей изучения дисциплины является: изучение физико - технических основ создания инверсии населенностей и конструирования газовых лазеров, в том числе источников для их возбуждения.
Основные дидактические единицы (разделы): Способы и техника возбуждения газовых лазеров (1 ЗЕ). Физика газового разряда в газовых лазерах (1 ЗЕ)
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: Основные классы газовых лазеров (Электроразрядные, газодинамические, химические). Основные процессы в газовом разряде приводящие к созданию инверсии населенности в газовых и плазменных лазерах, Особенности поддержания разряда в потоке газа. Методы создания газового разряда в плотных газах, Методы возбуждения газовых лазеров электронным пучком. Конструкции и принципы работы мощных импульсных генераторов для импульсных электроразрядных лазеров.
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем разработки новых лазерных источников на газовых средах,
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования газоразрядных лазеров, и источников их возбуждения
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Физика и техника лазеров
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение физики процессов генерации лазерного излучения и теории конструирования лазеров,
Задачей изучения дисциплины является: изучение физико - технических основ конструирования лазеров, в том числе проектирования оптических резонаторов; изучение методов оптимизации процессов генерации лазерного излучения.
Основные дидактические единицы (разделы): Физика лазеров (1 ЗЕ), Техника лазеров (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: Основные типы лазеров и лазерных сред, и методы создания в них инверсии населенностей , методы оптимизации лазеров по ключевым параметрам: КПД, мощности, спектру и частоте генерации, поперечному модовому составу. Лазерные системы (лазер – усилитель). Методы стабилизации основных параметров лазерной генерации. Режимы генерации (свободная генерация, модуляция добротности). Роль резонатора и внутрирезонаторных элементов в управлении параметрами лазерной генерации (управление модовым составом, спектральным составом, поляризацией и временной динамикой генерации).
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем разработки новых лазерных источников,
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования лазеров, резонаторов, систем лазер-усилитель
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Применение лазеров
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных единицы (180 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение физических основ применения лазеров в науке, технике, измерительной аппаратуре и технологиях,
Задачей изучения дисциплины является: выработка у слушателей навыков анализа решения различных научных, технических или иных прикладных задач, связанных с использованием лазеров, на основе применения знаний в области лазерной физики, спектроскопии и физики взаимодействия излучения с веществом.
Основные дидактические единицы (разделы): Аналитические применения лазеров (2 ЗЕ), Лазеры в информационных системах (1 ЗЕ), Физические основы технологического применения лазеров (2 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: Физические основы аналитического применения лазеров (Лазерная спектроскопия в т.ч. нелинейная лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения. Дистанционное зондирование окружающей среды, лазерные дальномеры, Лазерная масспектрометрия и.т.д), Физические основы применения лазеров для передачи, хранения и обработки информации. Лазерная интреферометрия в т.ч. лазерная томография, Физические основы лазерных технологий (резка, сварка, скрайбирование, очистка, фототравление, и фотосаждение и.т.д.)
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем применеиния лазеров в науке, технике и технологиях,
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования аналитических лазерных систем, систем передачи и хранения информации и лазерных технологических установок
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом, зачетом
Аннотация дисциплины
Физические основы применения лазеров в биологии и медицине
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных единицы (180 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является приобретение знаний по физическим и биологическим основам использования источников лазерного излучения в биомедицинских приложениях; приобретение навыков оценки основных параметров лазерного излучения для решения вопроса о безопасности и эффективности его использования в медицине и биологических экспериментальных исследованиях;,
Задачей изучения дисциплины является: Изучение и анализ современных представлений о механизмах реализации биологических эффектов лазерного излучения, возможностях использования лазерного излучения для оценки и управления течением ключевых клеточно-биологических и молекулярных процессов, физических основах методов диагностики, терапии и хирургии, связанных с применением лазерного излучения. Приобретение знаний о фотофизических и фотобиологических явлениях, определяющих характер, безопасность, эффективность и спектр диагностических и лечебных возможностей при применении лазерного излучения в биологии и медицине. Знакомство с современной аппаратурой и методами, основанными на использовании биологических эффектов лазерного излучения, стандартами безопасного режима их использования..
Основные дидактические единицы (разделы): Физика взаимодействия лазерного излучения с биологическими структурами и тканями (1 ЗЕ), Физические основы лазерной терапии и хирургии (1 ЗЕ). Физические основы аналитического применения лазеров в биологии и медицине (1 ЗЕ), Оптическием методы визуализации в биологии и медицине (в т.ч. Лазерная оптическая микроскопия) (1 ЗЕ). Проблемы лазерной радиационной безопасности (1 ЗЕ)
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: методы решения различных прикладных задач, связанных с использованием лазеров в биологии и медицине, на основе применения знаний в области лазерной физики, спектроскопии и физики взаимодействия излучения с веществом на основе анализа характеристик лазерных источников.
уметь: Формировать совокупность ключевых идей, понятий, экспериментальных фактов и теоретических моделей для научно-технического прогнозирования перспектив развития различных применений лазеров, находящихся на стадии научных исследований, в биологии и медицине, работать с основными типами источников лазерного излучения для биомедицинских приложений в контексте формирования профессиональной компетенции специалиста, занимающегося проблемами экспериментальной физики, биомедицинского инженеринга, биомедицинской оптики и спектроскопии
владеть: междисциплинарным подходом к решению исследовательских и прикладных задач биомедицинской проблематики с использованием источников лазерного излучения.
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом, зачетом
Аннотация дисциплины
Основы современной микроскопии
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 час.).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение комплексных процессов трансформации поглощенной световой энергии в веществе.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках магистерской диссертации (ОНК-2);
– в формировании качественного понимания сложных фотофизических процессов на основе наглядных моделей (ИК-1),
в овладении количественными методами описания взаимодействия излучения с веществом (атомные и молекулярные среды) на основе классической и квантовой теории (ИК-2);
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания законов фотофизики при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области физики, химии, биологии (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы):
Оптическая микроскопия. Классификация По областям применения: (технические, биологические, хирургические.), По классу сложности: учебные и рабочие, лабораторные, исследовательские, по По виду микроскопии: проходящего и отраженного света, поляризационные,
люминесцентные (флуоресцентные), фазового контраста. Наиболее сложный флуоресцентный - конфокальный микроскоп. По направленности светового потока прямые и инвертированные. Оптическая схема, принцип действия, увеличение и разрешающая способность микроскопа.(1ЗЕ).
- Предмет и история электронной микроскопии. Электронная оптика.
Формирование изображений в световой и электронной оптике. Разрешающая способность световой и электронной оптики. Электростатические и электромагнитные линзы.
Типы электронных микроскопов.
2. Устройство электронного микроскопа. Особенности пробоподготовки в биологии пробоподготовки в биологии
Методы сканирующей зондовой микроскопии ( Сканирующая туннельная микроскопия, Атомно-силовая микроскопия, Электросиловая микроскопия, Магнитно-силовая микроскопия, Ближнепольная оптическая микроскопия) (1ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен
знать: классификацию элементарных фотопроцессов и их константы скоростей; методы их описания на основе классической и квантово-механической теорий взаимодействия излучения с веществом и физической кинетики; роль фотофизических процессов в физических, химических и биологических явлениях; современные экспериментальные методы исследования фотофизических процессов на основе достижений лазерной физики и техники.
уметь: делать оценки и выполнять расчеты скоростей протекания и квантовых выходов элементарных фотопроцессов; анализировать сложные явления, развивающиеся как совокупность нескольких фотопроцессов; производить поиск практических применений фотофизических процессов.
владеть: методами описания взаимодействия излучения с веществом и методами физической кинетики.
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
Аннотация дисциплины
Волновая оптика и голография
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является знакомство с основными элементами теории и практики явлений в области волновой, когерентной оптики и голографии, а также с практикой применения этих явлений в различных областях науки и техники.
Задачей изучения дисциплины является: изучение физических основ волновой, когерентной, статистической оптики и голографии, а также основ теории и практики оптических измерений в когерентной свете.
Основные дидактические единицы (разделы): Основные положения волновой и когерентной оптики (1 ЗЕ), Формирование и распространение волновых пучков (1 ЗЕ), Запись и обработка оптической информации в когерентном свете 1(ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистртуры должен:
знать: Основные положения волновой оптики (Квантовая природа электромагнитного излучения, теорема Котельникова, Квантовомеханическая модель дифракции). Общетеоретические положения когерентной оптики (Формирование и распространение когерентных световых пучков, волноводное распространение света, предельные формы взаимной когерентности, теорема Ван Циттера-Цернике, методы измерения пространственной и временной когерентности). Запись и обработка оптической информации в когерентном свете (Оптический сигнал и его преобразование, преобразование Фурье, принципы голографической записи, голограммы Фурье, оптическая фильтрация и распознавание образов);
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем развития когерентной оптики (разработки систем когерентных источников света, методов их применения науке, технике и медицине), в планировании и проведении физического эксперимента связанного с волновой оптикой и голографией;
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования систем квантовой электроники и приборов на основе физических явлений в области когерентной оптики.
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов, лабораторные работы.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
Аннотация дисциплины
Оптические волны в конденсированных средах
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цель дисциплины
Углубленное изучение оптических и спектральных свойств конденсированных сред.
Задачи дисциплины
Формирование универсальных и профессиональных компетенций, в том числе:
– использование полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем обучении (ОНК-1);
– применение полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках курсовой и выпускной работы (ОНК-2);
– умение устанавливать связь структуры и симметрии среды с ее оптическими и спектральными свойствами (ИК-1);
– владение инструментальными средствами измерения оптических и спектральных характеристик конденсированных сред для исследования твердотельных материалов, умение пользоваться ими при решении конкретных практических задач как в оптике и спектроскопии, так и в смежных научно-прикладных областях (ИК-2);
– умение использовать оптическую и спектральную информацию для решения вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– навыки активного применения специализированных программных пакетов и баз данных для выполнения теоретических расчетов, планирования и проведения эксперимента, обработки данных в области оптики и спектроскопии конденсированных сред при решении образовательных и научных задач (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
–знание физических законов, работающих в области оптики и спектроскопии конденсированных сред, при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области оптики и спектроскопии конденсированного состояния вещества (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы)
Кристаллооптика.
Симметрия и физические свойства кристаллов. Распространение электромагнитных волн в периодической решетке. Линейная оптика кристаллов. Связь симметрии и оптических свойств кристалла. Матричные методы описания распространения оптических волн в анизотропных средах. Формализм матриц Джонса. Использование эффекта двулучепреломления для управления параметрами световых волн. Связь локальных характеристик и структуры кристалла с макроскопическими оптическими параметрами.
Нелинейная оптика кристаллов.
Влияние внешних воздействий на оптические характеристики кристаллов. Симметрия кристалла, внутренняя симметрия и вид тензоров нелинейных оптических свойств. Электрооптика кристаллов. Эффект Поккельса, эффект Керра, симметрия соответствующих тензоров. Использование электрооптических элементов для управления параметрами оптического излучения. Нелинейная оптика кристаллов. Симметрийные ограничения, проявление эффектов двулучепреломления и дисперсии. Понятие фазового синхронизма, методы согласования фаз световых волн в анизотропных средах, квазисинхронные взаимодействия.
Колебательная спектроскопия кристаллов.
Особенности методов расчета колебательного спектра кристаллов. Квазигармоническая динамика решетки, молекулярная динамика. Нормальные моды колебаний кристаллической решетки. Понятие фонона. Модельные и первопринципные методы описания силовых полей в кристаллах. Симметрия колебаний кристаллической решетки. Специфика расчета правил отбора для предельных колебаний. Проявления колебаний кристаллической решетки в оптических спектрах. Спектроскопия инфракрасного поглощения, комбинационного рассеяния света. Симметрийные ограничения на взаимодействие колебаний с оптическими волнами. Особенности методик лазерной спектроскопии лазерной спектроскопии конденсированных сред.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать: связь структуры и симметрии среды с ее оптическими и спектральными свойствами, методы описания оптических свойств анизотропных сред, методы применения свойств конденсированных сред для управления оптическим излучением, методы и средства численного моделирования и экспериментального получения спектров конденсированных сред.
уметь: определить возможные оптические и спектральные характеристики конденсированной среды на основе данных о ее симметрии и структуре; выбрать методику и активную среду для разработки системы управления оптическим излучением; выбрать метод численного моделирования оптического спектра конденсированной среды и, его экспериментального получения и обработки экспериментальных данных.
владеть: принципами и основами оптических и спектральных методов исследования симметрии и структуры конденсированных сред.
Виды учебной работы
Лекции, самостоятельная работа – подготовка рефератов
Изучение дисциплины заканчивается
экзаменом
Аннотация дисциплины
Молекулярная оптика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетные единицы (72 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является Формирование базовых знаний в области молекулярной оптики на основе общефизической и общетеоретической подготовки бакалавров-физиков. В результате изучения дисциплины обеспечивается возможность практического применения знаний в наукоемких и высокотехнологичных сферах деятельности, включая образование.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении смежных специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках курсовой работы и магистерской диссертации (ОНК-2);
– в умении разбираться в явлениях молекулярной оптики и методах извлечения информации об электрооптических характеристиках молекул различной степени сложности и различной симметрии. (ИК-1);
– в овладении инструментальными средствами извлечения информации об электрооптических характеристиках молекул, и прибретении умения пользоваться ими при решении конкретных практических задач (ИК-2);
– в умении работать с информацией в области молекулярной оптики в связи с решением вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– в приобретении навыков работы со специализированными программными пакетами для выполнения расчетов в области молекулярной оптики при решении образовательных и научных задач (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания физических законов, работающих в области молекулярной оптики, как при изучении смежных дисциплин, так и в дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области оптики и спектроскопии, физики конденсированного состояния вещества, квантовой электроники, сопряженных с молекулярной оптикой (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы): цели и задачи молекулярной оптики. Специфика строения молекулярных объектов в живой и неживой природе. Оптика органа зрения. Дисперсия оптической рефракции. Молекулярное отражение света. Молекулярное рассеяние света малыми и большими частицами. Рассеяние растворами полимеров. Комбинационное рассеяние света в молекулярных средах. Статистические свойства рассеянного света. Оптическое двойное лучепреломление в электрическом поле (эффект Керра). Двойное лучепреломление в потоке (эффект Максвелла). Оптическая активность. Дисперсия оптического вращения (эффект Коттона). Двойное лучепреломление в магнитном поле (эффект Коттон-Мутона). Обзор явлений молекулярной нелинейной оптики. Процессы записи и релаксации светоиндуцированных решеток в молекулярных средах.
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен
знать: основные приближения и модели, используемые для количественного описания явлений и содержание дидактических единиц молекулярной оптики,
уметь: выполнять оценки физических величин на основе знания моделей явлений молекулярной оптики, выявлять наличие перекрестных связей в различных явлениях и формировать на этой основе комплект электрооптических характеристик молекул; применять приобретенные знания для изучения явлений молекулярной оптики с помощью инструментальных методов,
владеть: принципами и основами инструментальных методов извлечения информации о строении и электрооптических свойствах молекул и молекулярных сред.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Интегральная оптика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является знакомство с основами оптической и интегральной оптики
Задачей изучения дисциплины является: изучение основ оптической и интегральной оптики, физики лазеров и методов управления лазерным излучением, основ волноводного распространения света в полых и наполненных волновода, элементов интегральной оптики.
Основные дидактические единицы (разделы): Физические основы квантовой и оптической электроники (1 ЗЕ), Основы лазерной техники 1(ЗЕ), Оптоэлектроника и интегральная оптика (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины магистрант должен:
знать: методы усиления и генерации электромагнитного излучения на основе явления вынужденного излучения, свойства лазерного излучения, теорию оптических резонаторов и распространения лазерных пучков в открытом пространстве и в оптических полых и наполненных волноводах, физические явления и методы управления лазерным излучением, основные типы оптоэлектронных устройств и физические основы их работы, основы построения устройств и систем интегральной оптики.
уметь: применять полученные теоретические знания в самостоятельном решении практических задач связанных с анализом проблем развития интегральной оптики, в планировании и проведении физического эксперимента связанного с генерацией или использованием лазерного излучения
владеть: навыками количественных оценок, расчетов параметров, конструирования устройств с элементами интегральной оптики и приборов на их основе
Виды учебной работы: Лекции, семинары, самостоятельная работа – подготовка рефератов, лабораторные работы
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Моделирование физических процессов в квантовой электронике
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение подходов и методов решения широкого круга задач квантовой электроники методами математического моделирования с использованием кинетического подхода.
Задачей изучения дисциплины является: формирование универсальных и профессиональных компетенций.
Универсальные компетенции (общенаучные (ОНК) и инструментальные (ИК)) состоят в следующем:
– в использовании полученных теоретических и практических знаний, навыков и умений по курсу, при дальнейшем изучении специальных дисциплин (ОНК-1);
– в применении полученных знаний, навыков и умений для выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы по выбранной теме в рамках магистерской диссертации (ОНК-2);
– в умении работать с информацией в связи с решением вопросов смежных разделов физики, используя в качестве источников отечественную и зарубежную научную периодическую литературу, монографии, учебники, электронные ресурсы и Интернет (ИК-3);
– в активном применении навыков использования специализированных программных пакетов для выполнения расчетов и математического моделирования основных задач квантовой электроники (ИК-4).
Профессиональные компетенции (ПК) состоят в следующем:
– в использовании знания физических законов, работающих в квантовой электроники при последующем изучении смежных дисциплин и дальнейшей профессиональной деятельности (ПК-1);
– в постановке научно-технических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности при решении современных проблем в области квантовой электроники (ПК-2).
Основные дидактические единицы (разделы):
Круг задач, решаемых в квантовой электронике. Этапы моделирования физических процессов. Основы моделирования в системе Matlab. Порядок точности разностной схемы. Физические процессы в газовых лазерах. Постановка задачи об оптимизации лазерных параметров (1ЗЕ).
Применение кинетического подхода для описания состояния вещества. Методы решения системы линейных дифференциальных уравнений. Решение кинетических уравнений в квазистационарном приближении. Последовательное сокращение описания систем с различными скоростями релаксации. Постановка задачи о кинетике фотопроцессов в фотохромных материалах (1ЗЕ).
Моделирование пространственной структуры электронного облака атома водорода и двухатомных молекул. Моделирование пространственного распределения интерференционного профиля интенсивности излучения в оптически плотной среде (аналог процесса формирования толстослойной голограммы). Постановка задачи о колебаниях и автоколебаниях (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен
знать: круг задач, решаемых в квантовой электронике, общие подходы к моделированию физических процессов, методы моделирования физических процессов;
уметь: создавать физические модели и формализовать их, обосновывать приближения, реализовывать алгоритмы на ЭВМ, наглядно представлять и интерпретировать полученные результаты, применять полученные знания для решения научных и практических задач;
владеть: математическими методами решения уравнений, навыками программирования в среде «Matlab».
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Аннотация дисциплины
Обработка экспериментальных данных
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является подготовка магистранта к самостоятельным научным исследованиям (начиная с выполнения курсовых и дипломной работы), применение современных математических методов в его будущей практической работе, формирование умений ставить задачи, выполнять исследования, обрабатывать экспериментальные данные с помощью специальных программ.
Задачей изучения дисциплины является изучение основ планирования эксперимента, приобретение навыков предварительной обработки данных и корректировки эксперимента в ходе его выполнения, приобретение навыков устранения искажающих эффектов при спектральных измерениях, изучение возможностей методов компьютерной обработки и визуализации экспериментальных данных.
Основные дидактические единицы (разделы):
Введение в теорию эксперимента (1 ЗЕ), математическая обработка экспериментальных данных (1 ЗЕ), обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin (1 ЗЕ)
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать методы планирования эксперимента, методики проведения научных исследований, этапы и способы обработки результатов экспериментов, основные пакеты компьютерных программ для обработки результатов спектральных, кинетических, фотофизических измерений;
уметь правильно спланировать совокупность предстоящих опытов для получения максимального объема полезной и достоверной информации с минимальной затратой времени и средств, выполнять в ходе эксперимента анализ данных в соответствии с требуемой надежностью и точностью, выбирая подходящую методику измерений и число параллельных опытов, грамотно оценивать систематические и случайные погрешности измерений, сопоставлять результаты измерений для выявления статистически достоверных различий в свойствах разных объектов исследования, проверять наличие корреляций и устанавливать вид функциональной связи между составом веществ и их свойствами, использовать компьютерные методы для обработки экспериментальных данных, использовать типовые программные средства обработки экспериментальных данных, использовать изученные методы для планирования будущих экспериментов, разрабатывать и реализовывать процедуры обработки результатов эксперимента, проверять согласованность оценок показателей математической обработки и результатов эксперимента, использовать полученные модели для прогнозирования и оптимизации, оформлять результаты эксперимента;
владеть методикой проведения экспериментальных исследований, методами проверки экспериментальных данных на воспроизводимость результатов, навыками оценки адекватности выбранной математической модели, навыками обработки экспериментальных данных с получением эмпирических уравнений, способами оптимизации проведения эксперимента, способами проверки соответствия выдвигаемых научных гипотез эксперименту, модельным, математическим и компьютерным инструментарием расчета простейших характеристик и параметров молекулярных систем.
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа – решение контрольного задания
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
Аннотация дисциплины
Основы оптико-спектральных измерений
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является освоение теоретических и практических основ оптических измерений, знакомство с современными оптическими приборами и методами оптико-спектральных измерений.
Задачей изучения дисциплины является освоение магистрантами основных принципов построения оптических измерительных систем и их характеристик, особенностей планирования спектрального эксперимента, изучение методов расчета основных измеряемых кинетических, спектральных, фотофизических параметров веществ, формирование способности понимать роль искажающих факторов при проведении оптико-спектральных измерений и интерпретировать результаты оптических измерений, приобретение студентами знаний и навыков, необходимых для использования существующих и создания новых экспериментальных спектрально-оптических методов исследования молекул.
Основные дидактические единицы (разделы):
Основные оптические измерительные приборы и их характеристики (1 ЗЕ), теория и методы оптико-спектральных измерений (1 ЗЕ), аналитические приложения абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать методы и средства оптических измерений, назначение и принципы работы основных структурных блоков спектрального прибора, способы оценки порогов чувствительности и погрешностей получаемых результатов, основные физические принципы, лежащие в основе теории взаимодействия оптического излучения с веществом, возможности и технические характеристики спектральных приборов, основные принципы, лежащие в основе наиболее распространенных оптических методов, используемых в исследовании сложных молекул, основные физико-химические методы, применяемые при характеризации оптических материалов; природу закономерностей на которых эти методы основаны;
уметь настроить оптическую измерительную аппаратуру, устранить наиболее распространенные неисправности, анализировать функциональные и принципиальные схемы оптических контрольно-измерительных устройств и обосновывать требования к их оптическим характеристикам, планировать оптические измерения, реализовать возможности, заложенные в аппаратуру путем реализации описанных и разработки новых методик, правильно выбрать оптимальный спектральный метод для решения конкретной исследовательской задачи, интерпретировать результаты оптических измерений;
владеть основными понятиями прикладной оптической спектроскопии, навыками работы на аппаратуре оптико-спектральных измерений, предварительной обработки данных измерительных наблюдений, получения результатов измерений и оценки погрешностей, способами разработки новых оптико-спектральных и спектро-аналитических методов исследования.
Виды учебной работы: лекционные, лабораторные занятия, самостоятельная работа – написание реферата.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Поиск и представление научной информации
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является знакомство с современными информационными технологиями, техническими средствами и программным обеспечением, необходимым для поиска и представления научной информации.
Задачей изучения дисциплины является освоение основ информационных технологий и получение практических навыков использования современных технических средств и программного обеспечения в научно-исследовательской работе.
Основные дидактические единицы (разделы):
Информация в электронных сетях и ее использование (1 ЗЕ), компьютерные технологии в научных исследованиях (1 ЗЕ), компьютерная графика и графические редакторы (1 ЗЕ).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать принципы обработки, распространения и представления информации, основные технические средства и типы программного обеспечения, средства подготовки специализированных научных текстов, программное обеспечение для научных исследований по физике
уметь применить на практике современные технические средства в образовании и при решении практических задач в области физики;
владеть навыками использования информационных сетей для нахождения необходимой научной информации при решении исследовательских задач по физике, химии, биологии, медицине, навыками наглядного представления специальной научной информации в графическом виде.
Виды учебной работы: лекционные, практические занятия, самостоятельная работа – подготовка презентации.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
Аннотация дисциплины
Оптика жидких кристаллов
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины
Целью дисциплины является изучение специфики физико-химических свойств жидких кристаллов различного типа: нематиков, холестериков, смектиков; ознакомление с широким кругом оптических, спектральных, электро-, термо- и магнитооптических эффектов, проявляющихся в жидких кристаллах и лежащих в основе различных способов их практического использования во многих областях оптоэлектроники и информационных технологий.
Задачи изучения дисциплины
Ознакомление с историческими аспектами, современным состоянием и перспективами развития жидкокристаллической проблематики. Ознакомление с современной классификацией термотропных и лиотропных жидких кристаллов.
Изучение специфики структурного упорядочения каламитных жидких кристаллов различного типа: нематиков, холестериков, смектиков, и особенностей проявления анизотропии их оптических, спектральных, электрических и магнитных свойств.
Изучение упругих свойств жидких кристаллов и их роли в ориентационно-структурных превращениях под действием внешнего поля.
Изучение электро-, термо- и магнитооптических эффектов, обусловленных сочетанием анизотропии свойств и высокой лабильности жидких кристаллов.
Ознакомление с различными областями и способами практического использования жидких кристаллов; изучение наиболее распространенных типов ЖК дисплеев: их конструкции, принципов действия, эксплуатационных характеристик, достоинств и недостатков, используемых материалов, сферы применения.
Виды учебной работы: лекционные занятия
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
Аннотация дисциплины
Компьютерные технологии в науке и образовании
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: Подготовка специалиста к самостоятельной научной работе.
Задачей изучения дисциплины является: Углубленное изучение компьютерных и информационных технологий.
Основные дидактические единицы (разделы): Internet; СУБД ACCESS; FINEREADER; Автоматизированный перевод; Системы MATLAB и MAPLE; Обмен данными в MS OFFICE.
В результате изучения дисциплины студент магистратуры должен:
знать: Базовые понятия и методы современных компьютерных и информационных технологий.
уметь: Использовать компьютерные системы и пакеты в научной работе.
владеть: Навыками самостоятельного освоения новых компьютерных и информационных технологий.
Виды учебной работы: Лекции, Лабораторные работы, СР.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом