Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 "Физика"





НазваниеУчебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 "Физика"
страница2/5
Дата публикации05.07.2015
Размер0.54 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
100-bal.ru > Физика > Учебно-методический комплекс
1   2   3   4   5

по курсу «Оптика»


для специальности 010701 ФИЗИКА, ЕН.Ф.01. Общая физика
факультет Физический


курс 2 экзамен 4 семестр

зачет 4 семестр

семестр 4 1 коллоквиум

лекции 51час 2 контрольные работы

практические занятия 34 часов

лабораторные занятия 68 часов

самостоятельные занятия 102 часа

Всего 255 часов

Составитель:

к.ф.-м.н., доцент Кызыласов Ю.И.

Кемерово 2007

Рабочая программа составлена на основе примерной программы Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, рекомендованной «УМО Физика»
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол № ___ от «___» ________ 200__ г.

Зав. кафедрой _________________/ _Полыгалов Ю.И. /

(подпись, Ф.И.О.)

Одобрено методической комиссией

Протокол № ___ от «___» ________ 200 __ г.

Председатель___________________ / Золотарев М.Л. /

1. Пояснительная записка.

  Курс общей физики является основным в общей системе современной подготовки физиков - профессионалов. Он излагается на младших курсах и его главной задачей является создание фундаментальной базы знаний, на основе которой в дальнейшем можно развивать более углубленное и детализированное изучение всех разделов физики в рамках цикла курсов по теоретической физике и специализированных курсов.

В связи с этим формулируются главные требования предъявляемые к курсу "Общая Физика". Первое из них заключается в мировоззренческой и методологической направленности курса. Необходимо сформировать у студентов единую, стройную, логически непротиворечивую физическую картину окружающего нас мира природы. Создание такой картины происходит поэтапно, путем обобщения экспериментальных данных и на их основе производится построение моделей наблюдаемых явлений, со строгим обоснованием приближений и рамок, в которых эти модели действуют. Во вторых, в рамках единого подхода классической (доквантовой) физики необходимо рассмотреть все основные явления и процессы происходящие в природе, установить связь между ними, вывести основные законы и получить их выражение в виде математических уравнений. При этом нельзя ограничиваться чисто понятийными понятиями, а необходимо научить студентов количественно решать конкретные задачи в рамках принятых приближений. По мере необходимости в курсе вводятся некоторые элементы релятивизма, статистически-вероятностных методов, квантовых представлений, которые потом конкретизируются и уточняются в курсах теоретической физики. В третьих, необходимо научить студентов основам постановки и проведения физического эксперимента с последующим анализом и оценкой полученных результатов.

Основной формой изложения материала курса являются лекции. Как правило, на лекции выносится 85% - 95% материала изложенного в программе курса. Остальные 5% - 15% материала выносятся для самостоятельного изучения студентами с непременным сообщением им литературных источников и методических разработок. Важнейшей составной частью лекций по общей физике является использование реальных и компьютерных физических экспериментов, учебных диафильмов, модельных компьютерных программ.

Наиболее важные разделы программы курса выносятся на семинарские занятия. Как правило, на семинарах рассматривают фрагменты теории требующих сложных математических выкладок, различные методы решения задач и наиболее типичные задачи. Для закрепления материала, рассматриваемого на семинарах, студенты получают домашние задания в виде ряда задач из соответствующих задачников.

Неотъемлемой частью курса "Общая Физика" является Общий Физический Практикум. Его главные задачи: 1). Научить применять теоретический материал к анализу конкретных физических ситуаций, экспериментально изучить основные закономерности, оценить порядки изучаемых величин, определить точность и достоверность полученных результатов. 2). Ознакомить с современной измерительной аппаратурой и принципом её действия; с основными принципами автоматизации и компьютеризации процессов сбора и обработки физической информации; с основными элементами техники безопасности при проведении экспериментальных исследований. Часть задач практикума (лабораторные работы) посвящены количественному изучению тех явлений, которые демонстрировались на лекциях в качественном эксперименте. Общее число задач практикума (лабораторных работ), которое должен выполнить студент в каждом семестре, определяется факультетом (кафедрой) в соответствии с учебным планом и содержанием настоящей программы.

В разделе «Оптика» «волновая часть» должна основыватьяся не просто на волновых понятиях, а на описании электромагнитных волн в рамках теории Максвелла. При изложении интерференции и теории спектральных аппаратов следует широко использовать понятие пространственных преобразований. Необходимо уделить определенное внимание вопросам нелинейной оптики. Вопросы взаимодействия излучения с веществом излагаются везде, где это необходимо, c привлечением соответствующих качественных понятий.

Вопросы, посвященные оптическим приложениям специальной теории относительности, должны рассматриваться как важный раздел курса..

Критерии оценки знаний студентов устанавливается кафедрой общей физики и в принятой пятибалльной шкале положительные оценки соответствуют следующим критериям:

- оценка «отлично» - полное владение основными понятиями, законами и теоремами курса ; умение устанавливать связь теоретических представлений о законах оптики с результатами известных экспериментов, умение физически обосновывать и математически корректно решать учебные задачи, умение проводить расчеты и формулировать выводы с спользованием размерностей основных и производных физических величин.

- оценка «хорошо» - полное владение основным понятийным аппаратом курса, умение правильно сформулировать физическое содержание основных законов при наличии ошибок в математических формулировках и проведенных расчетах.

- оценка «удовлетворительно» - владение основным понятийным аппаратом курса, умение правильно сформулировать физическое содержание основных законов, наличие ошибок в математических формулировках физических законов и проведенных расчетах.

В соответствии с учебным планом специальности «Физика» курс «Оптика» изучается в 4 семестре 2 курса и включает в себя 51 час лекций, 34 часа практических занятий и 68 часов лабораторного практикума. Итоговые формы контроля: зачет, курсовой экзамен.
2. Тематический план по курсу «Оптика»



п/п

Наименование и содержание разделов,

тем, модулей

Объем часов



Формы

контроля

общий



аудиторная работа

Самостоятельная работа

лекции

практические

лабораторные

1

2

3

4

5

6

7

8

Программа курса

1.1

Введение. Основные проблемы и направления в современной оптике. Классическая электромагнитная теория света. Классификация электромагнитных волн. Источники света, их характеристики. Ограниченность классической теории. Корпускулярно-волновой дуализм.


12


2


2


4


4

реферат

1.2

Основы электромагнитной теории света. Уравнения Максвелла. Волновое уравнение. Бегущие электромагнитные волны. Скорость света в однородных изотропных диэлектриках. Плотность энергии и импульса электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойтинга. Интенсивность света. Давление света. Опыты Лебедева.



7



3



2






2


реферат

1.3

Модулированные волны. Модели оптического излучения. Волновые пучки и волновые пакеты. Монохроматические и квазимонохроматические волны. Широкополосное излучение. Фурье-анализ и Фурье-синтез волновых полей. Спектральная плотность мощности. Соотношение между длительностью импульса и шириной пакета.


8


2


2





4




1.4

Явление интерференции. Интерференция монохроматических волн. Интерференция квазимонохроматического света. Функция видности. Основные интерференционные схемы. Получение интерференционных картин делением волнового фронта (метод Юнга) и делением амплитуды (метод Френеля). Полосы равной толщины и равного наклона. Интерферометр Майкельсона.

30

3

3

12

12


Защита работ



1.5

Когерентность света. Временная когерентность света и длина когерентности (спектральное и временное рассмотрение). Взаимосвязь спектра и корреляционной функции. Понятие о Фурье-спектроскопии. Пространственная когерентность. Интерферометр Юнга. Звездный интерферометр Майкельсона. Радиус и степень пространственной когерентности, их оценка для полей тепловых источников и лазеров. Методы повышения степени когерентности. Пространственные фильтры.



3



3










Контрольная работа

1.6

Многолучевая интерференция. Суперпозиция многих волн с равными амплитудами. Интерферометр Фабри-Перо. Формула Эйри. ПластинкаЛюммера-Герке. Стоячие световые волны. Опыты Винера. Применение интерферометров в науке и технике: измерение малых смещений, рефрактометрия. Интерференционные фильтры и зеркала.


16


3


3


4


6

контрольная работа

реферат

1.7

Явление дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля, его интегральная запись и трактовка. Зоны Френеля. Применение векторных диаграмм для анализа дифракционных картин. Зонные пластинки. Дифракция на круглом отверстии и экране. Принцип Бабине. Ближняя и дальняя зоны дифракции. Дифракционная длина. Дифракция на краю полубесконечного экрана. Спираль Корню.

23

3

2

8

10



реферат

1.8

Понятие о теории дифракции Кирхгофа. Приближение Френеля и приближение Фраунгофера. Пространственное преобразование Фурье. Дифракционная картина в дальней зоне как Фурье-образ дифракционного объекта. Угловой спектр, связь его ширины с размерами отверстия. Дифракция Фраунгофера на щели, на прямоугольном и круглом отверстиях. Амплитудные и фазовые дифракционные решетки. Дифракция на акустических волнах. Акустооптические модуляторы.



20



2



2



8



8


контрольная работа

1.9

Дифракция и спектральный анализ. Спектральный анализ в оптике. Спектроскопия с пространственным разложением спектров. Призменные, дифракционные и интерференционные спектральные приборы и их основные характеристики: аппаратная функция, угловая и линейная дисперсия, разрешающая способность, область дисперсии.


8


2











6

1.10

Дифракция волновых пучков. Дифракционная теория формирования изображений. Роль дифракции в приборах, формирующих изображение: линзе, телескопе, микроскопе. Специальные методы наблюдения фазовых объектов: метод фазового контраста, метод темного поля.



8



2









6

реферат
коллоквиум

1.11

Дисперсия света. Микроскопическая картина распространения света в веществе. Линейный оптический осциллятор. Классическая электронная теория дисперсии. Зависимости показателей преломления и поглощения света от частоты. Фазовая и групповая скорости, их соотношение (формула Рэлея). Нормальная и аномальная дисперсия показателя преломления. Дисперсионное расплывание волновых пакетов. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бэра. Особенности распространения света в металлах. Критическая частота. Отражение света поверхностью металла.


30


4


2


8


16

защиты работ

1.12

Поляризация света. Линейно-, циркулярно-и эллиптически- поляризованный свет. Математическое описание состояния поляризации. Поляризация естественного света. Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков. Формулы Френеля. Поляризация отраженной и преломленной волн. Угол Брюстера. Явление полного внутреннего отражения света и его применение.

14

2

2

4

6

контрольная работа
реферат


1.13

Оптика анизотропных сред. Распространение световых волн в анизотропных средах: экспериментальные факты и элементы теории. Уравнение волновых нормалей Френеля. Фазовая и лучевая скорости. Одноосные и двухосные кристаллы. Двойное лучепреломление света. Качественный анализ распространения света с помощью построения Гюйгенса. Интерференция поляризованных волн. Поляризационные приборы, четвертьволновые и полуволновые пластинки. Получение и анализ эллиптически поляризованного света. Понятие о гиротропных средах. Естественная оптическая активность. Сахарометрия. Анизотропия оптических свойств, индуцированная механической деформацией, электрическим (эффекты Покельса и Керра), магнитным (эффекты Фарадея и Коттона-Муттона) полями. Эффект Зеемана.



24



4



2



8



10



реферат


коллоквиум

1.14

Рассеяние света. Молекулярное рассеяние света. Зависимость интенсивности рассеянного света от частоты (формула Рэлея) и угловая диаграмма рассеяния. Поляризация рассеянного света, его спектральный состав. Спонтанное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна и комбинационное, крыло линии Рэлея. Рассеяние света в мелкодисперсных мутных средах.


5


3








2




1.15

Классические модели излучения света. Классическая модель затухающего дипольного осциллятора. Оценка времени затухания. Лоренцева форма и ширина линии излучения. Естественная ширина линии излучения. Излучение ансамбля статистически независимых осцилляторов. Ударное (столкновительное) и доплеровское уширение спектральной линии. Понятие об однородном и неоднородном уширении. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способности вещества, их соотношение. Модель абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана, формула смещения Вина. Формула Рэлея-Джинса. Ограниченность классической теории излучния. Элементы квантового подхода. Формула Планка.


22


4


2


8


8


контрольная работа

1.16

Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Модель двухуровневой системы. Взаимодействие двухуровневой системы с излучением: спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Многоуровневые системы. Явление люминесценции: основные закономерности, спектральные и временные характеристики, интерпретация в рамках квановых представлений. Резонансное усиление света при инверсной заселенности энергетических уровней. Методы создания инверсной заселенности в различных средах. Факторы, определяющие ширину линии усиления. Лазеры – устройство и принцип работы. Роль оптического резонатора. Условия стационарной генерации (баланс фаз и баланс амплитуд). Продольные и поперечные моды. Спектральный состав излучения лазеров. Синхронизация мод, генерация сверхкоротких импульсов. Энергетические характеристики лазерных систем.


15


5





4


16

рефераты

1.17

Нелинейные оптические явления. Поляризация среды в поле высокоинтенсивного лазерного излучения. Среды с квадратичной нелинейностью. Генерация гармоник, оптическое детектирование. Фазовый синхронизм и его реализация. Среды с кубической нелинейностью. Самофокусировка волновых пучков. Вынужденное комбинационное рассеяние света.

8

4







4





IV. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
1. Качественные и функциональные знания по курсу “Оптика” могут быть достигнуты

при соблюдении следующих условий:

- четкие представления об основах классической механики, владение ее

понятийным аппаратом, знанием законов динамики, механизмов колебаний и волновых

процессов;

- знание статистических и термодинамических подходов к описанию равновесных

состояний;

- знание механизмов, обусловливающих поведение веществ в электрических и

магнитных полях, а также физических основ явлений электромагнитной индукции

и уравнений Максвелла в дифференциальной и интегральной формах.

2. Вузовский курс “Оптика” строится на основе элементарных сведений школьной

программы, в особенности “Физика-11” любых авторов. Студент должен иметь этот

учебник «под рукой».

3. Рабочая программа реализуется совокупным рассмотрением вопросов на лекциях,

детальным описанием теоретических вопросов в задачах физического практикума и

анализом отдельных вопросов на семинарских занятиях. Дополняют сказанное –

рефераты за счет внеаудиторных занятий.

4. Студентам необходимо повторить разделы высшей математики и теорию ошибок.
V. Учебно-методические материалы

В помощь студентам физического факультета изданы следующие пособия:

1. Опорные определения, задачи и конспект курса «Оптика» в трех частях (Кызыласов Ю.И., Гзогян В.М.- Кемерово, 2002).

1   2   3   4   5

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности 010701. 65 "Физика"
Рассмотрено на заседании кафедры Моделирования физических процессов и систем 30. 08. 2013 года. Протокол № Соответствует требованиям...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 7 Физика: оптика;...
...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Физика»
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин специальности и является обязательной...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф 3 физика: оптика. Квантовая...
...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс рабочая программа для аспирантов специальностей
Физико-математические науки: 01. 01. 01 Вещественный, комплексный и функциональный анализ, 01. 02. 05 Механика жидкости, газа и плазмы,...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс Для специальности: 032401 Реклама Согласовано...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология рекламной деятельности» составлен в соответствии с требованиями Государственного...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс дисциплины «физика»
Маллабоев У. М. Физика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 050100. 62 Педагогическое образование,...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс Для специальности: 080505 Управление...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология и психология управления» составлен в соответствии с требованиями Государственного...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс по дисциплине физика
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (гос впо) по специальности/направлению
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс дисциплины (ЕН. Ф. 03) Физика
Данный учебно-методический комплекс разработан в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс ростов-на-Дону 2009 Учебно-методический...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Адвокатская деятельность и адвокатура» разработан в соответствии с образовательным стандартом...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс для студентов, обучающихся по специальности
Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Методика обучения эстрадному пению» составлен в соответствии
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconПримерная структура, состав и содержание учебно-методического комплекса...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология рекламной деятельности» составлен в соответствии с требованиями Государственного...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс Для специальности: 080401 Товароведение...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Коммерческая деятельность» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс по дисциплине: Технический перевод для специальности
Учебно-методический комплекс (умк) совокупность материалов, регламентирующих содержание учебной и методической работы по организации...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 \"Физика\" iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «История отечественного государства и права»
...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск