Бакалавриат
2020/2021
Научно-исследовательский семинар: лабораторный практикум
Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
3-й курс, 1-4 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Кривцун Владимир Михайлович
Язык:
русский
Кредиты:
11
Контактные часы:
216
Программа дисциплины
Аннотация
Целями изучения дисциплины являются: - приобретение студентами практических навыков в ходе подготовки специалистов в области современной оптики, спектроскопии и фотоники, включая квантовую оптику и нанофотонику - ознакомление с основными типами спектральных приборов, приемников и источников излучения, применяемых в различных спектральных диапазонах от вакуумного ультрафиолета до ближнего ИК - овладение методами исследования взаимодействия оптического излучения с атомами, молекулами, нанообъектами и наноструктурами, в том числе, ознакомление с принципами и устройствами наноплазмоники - приобретение опыта математической обработки данных спектроскопического эксперимента, включая приемы и методы численного эксперимента в оптике и фотонике
Цель освоения дисциплины
- приобретение студентами практических навыков в ходе подготовки специалистов в области современной оптики, спектроскопии и фотоники, включая квантовую оптику и нанофотонику;
- ознакомление с основными типами спектральных приборов, приемников и источников излучения, применяемых в различных спектральных диапазонах от вакуумного ультрафиолета до ближнего ИК;
- овладение методами исследования взаимодействия оптического излучения с атомами, молекулами, нанообъектами и наноструктурами, в том числе, ознакомление с принципами и устройствами наноплазмоники;
- приобретение опыта математической обработки данных спектроскопического эксперимента, включая приемы и методы численного эксперимента в оптике и фотонике.
Планируемые результаты обучения
- знает и умеет применять фотоприемники в своей научной работе
- имеет опыт с методами оптической микроскопии
- умеет регистрировать спектры свечения разрядных ламп, люминесценцию растворов красителей, поглощение паров йода
- умеет использовать диодные лазеры в спектроскопии, а также рассчитать эффект от их воздействия
- умеет рассчитать соотношение Беннетта для оценки спектра излучения плазмы многозарядных ионов Al
- умеет работать с плазмонным интерферометром Майкельсона
- знает методы регистрации спектров поглощения молекулярных газов , а также методы регистрации поглощения жидкостей и растворов и спектров поглощения кристаллов
- умеет применять численные методы FDTD и RCWA для задач нанофотоники
Содержание учебной дисциплины
- Фотоприемники и их использование в экспериментальной спектроскопии- тепловые фотоприемники - фотоприемники с внешним и внутренним фотоэффектом - приемники изображений (камеры на ПЗС и КМОП структурах, фотоприемники на MКП, ЭОП) - режимы аналогового усиления, синхронного детектирования, счета фотонов - схемы включения, шумы и быстродействие фотоприемников
- Оптическая микроскопия микро- и нанообъектов и структур- основные методы оптической микроскопии: темнопольная (микроскопия светового листа, скользящего освещения, полного внутреннего отражения), конфокальная, ЭПИ - регистрация отдельных микро- и наночастиц в жидкостях и определение их размеров) визуализация наночастиц на поверхности
- Дифракционные спектральные приборы оптического диапазона- области применения, спектральное разрешение, светосила - регистрация спектров свечения разрядных ламп, люминесценции растворов красителей, поглощения паров йода
- Лазерная спектроскопия атомов рубидия- использование диодных лазеров в спектроскопии - лазерная спектроскопия атомов рубидия, ограниченная эффектом Доплера - нелинейная лазерная спектроскопия насыщения атомов рубидия - поляризационная лазерная спектроскопия атомов рубидия
- ВУФ диагностика вакуумного разряда- сильноточный импульсный разряд - наблюдение Z-pinch, соотношение Беннетта - спектр излучения плазмы многозарядных ионов Al
- Плазмонная интерферометрия- поверхностный плазмон и устройства наноплазмоники - плазмонный интерферометр Майкельсона
- Основы Фурье-спектроскопии- основы метода Фурье-спектроскопии - регистрация спектров поглощения молекулярных газов - регистрация поглощения жидкостей и раствороврегистрация спектров поглощения кристаллов
- Методы численного эксперимента, математическое моделирование элементов фотоники- численные эксперименты, методы FDTD и RCWA - знакомство с пакетом RCWA - моделирование свойств металлической структуры (решетки)
Элементы контроля
- Домашнее заданиеПромежуточное оценивание проводится преподавателем в конце каждой завершенной темы практикума. Оценка по теме отражает качество усвоения учебного материала и результаты, полученные в ходе выполнения работы. В конце семестра проводится дифференцированный зачет по всем темам пройденным студентом в данном семестре. Зачет проводится в устной форме.
- Зачет
Промежуточная аттестация
- Промежуточная аттестация (2 модуль)0.7 * Домашнее задание + 0.3 * Зачет
- Промежуточная аттестация (4 модуль)0.7 * Домашнее задание + 0.3 * Зачет
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Оптика и фотоника. Т. 1: ., Салех, Б., 2012
- Оптика и фотоника. Т. 2: ., Салех, Б., 2012
Рекомендуемая дополнительная литература
- Gupta, V. P. (2018). Molecular and Laser Spectroscopy : Advances and Applications. Amsterdam, Netherlands: Elsevier. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1497629
- Petritsch, K. (2019). Quantum Optics : Applications in Research, Quantum Computing, and Quantum Communication. Ashland: Arcler Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=2013957
- КЭД - странная теория света и вещества, Фейнман, Р., 2018