Програма для студентів фізичного факультету спеціальності 070100 (спеціалізація «фотоніка», 3-й курс) Затверджено



Скачати 143.76 Kb.
Дата конвертації16.04.2017
Розмір143.76 Kb.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Фізичний факультет

Кафедра експериментальної фізики


Укладач: доцент Кутовий С. Ю.
Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ
РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

для студентів фізичного факультету спеціальності 6.070100



(спеціалізація «фотоніка», 3-й курс)


Затверджено

на засіданні кафедри

експериментальної фізики

Протокол № ___

від „___”___________200__р.

Зав. кафедри

_____________ (проф. Ящук В.М.)

Декан фізичного факультету



_____________ (проф.Макарець М.В.)
КИЇВ – 2009

Робоча навчальна програма з дисципліни


«Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ».

Укладач: канд. фіз.-мат. наук, доцент Кутовий Сергій Юрійович


Лектор: канд. фіз.-мат. наук, доцент Кутовий С. Ю.

Погоджено

з науково-методичною комісією


«____» ______________ 200__р.
___________________________


Вступ

Дисципліна "Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ" є базовою нормативною дисципліною для спеціальності "фізика", і є складовою частиною циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр", викладається на ІІІ курсі в VІ семестрі в обсязі 1 кредиту, 36 год., в тому числі 17 год. лекцій, 19 годин самостійної роботи. Аудиторних занять - 17 год. Закінчується заліком в тому ж семестрі.



Метою і завданням навчальної дисципліни "Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ" є отримання систематичних знань з розділу фізики, що вивчає закони поширення світлових хвиль в неоднорідних (шаруватих) та анізотропних середовищах.

Предмет навчальної дисципліни "Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ" – вивчення законів поширення світлових хвиль в неоднорідних (шаруватих) та анізотропних середовищах, а також явищ, пов’язаних з поширенням електромагнітних хвиль в таких середовищах.
Вимоги до знань та вмінь.

Студент повинен знати: Закони поширення світлових хвиль в однорідних та неоднорідних (шаруватих) ізотропних та анізотропних середовищах. Розуміти фізичний зміст основних явищ, пов’язаних з поширенням електромагнітних хвиль в таких середовищах. Знати застосування оптичних елементів і приладів, створених на основі цих явищ і законів.

Студент повинен вміти: Формулювати основні закони електродинаміки, оптики, які визначають поширення світлових хвиль в неоднорідних та анізотропних середовищах. Описати та пояснити явища, пов’язані з поширенням електромагнітних хвиль в таких середовищах. Застосовувати оптичні елементи і прилади, створені на основі вивчених явищ і законів в подальшій науково-дослідницькій чи інженерній роботі.

Місце в структурно-логічній схемі спеціальності. Вибіркова навчальна дисципліна "Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ" є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр" спеціальності "фізика" (спеціалізація "фотоніка").

Система контролю знань та умови складання заліку (іспиту). Навчальна дисципліна "Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ" оцінюється за модульно-рейтинговою системою. Вона складається з 2 модулів. Результати навчальної діяльності студентів оцінюються за 100 - бальною шкалою.

Форми поточного контролю: оцінювання результатів підготовки до колоквіумів та контрольних робіт, оцінювання результатів домашніх самостійних завдань. При виставленні балів за модуль враховуються:

  • якість опрацювання лекційного матеріалу, - знання та розуміння - перевіряється під час колоквіумів та колоквіумів-контрольних робіт.

  • знання та розуміння матеріалу, ступінь активності студента на передлекційному опитуванні, якість виконання домашніх завдань;

  • якість самостійної роботи студента при виконанні відповідних завдань для самостійної роботи.



Контроль знань.

Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою.

Оцінювання за формами контролю1:
Поточний

Участь у колоквіумах………………................…..40 (15 (модуль І)+25 (модуль ІІ)) балів

(Крім того, під час лекцій провадиться коротке поточне опитування, відповіді (або доповнення) враховуються на колоквіумах з відповідної тематики.)
Підсумковий контроль (залік)………………………60 балів

(Форми та порядок оцінювання знань студентів пропонує самостійно викладач).


Шкала відповідності2

За 100-бальною шкалою

Оцінка за національною шкалою

60 – 100







Зараховано

1 – 59







не зараховано


НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ



лекції

Назва лекції

Кількість годин

лекції

лаб.

роб.


самост. робота

інші

Змістовий модуль 1. Поширення світла в ізотропних середовищах.

1

І. Вступ. Фотоніка, її задачі.

1.Поширення світла в неоднорідному ізотропному середовищі.

Градієнтна оптика:

Рівняння ейконала. Інтенсивність в геометричній оптиці. Закони заломлення та відбивання. Конгруенція. Повне внутрішнє відбивання. Оптичні хвильоводи.



2




2




2-3

2. Поширення світла в шаруватих середовищах:

Поширення світла в шаруватих середовищах. Діелектричні плівки. Характеристична матриця для шаруватого середовища. Однорідна діелектрична плівка. Періодичні шаруваті структури.



2




2




3

3. Гаусові пучки, їх властивості, вимірювання параметрів. Поняття про оптичні резонатори.

2




2




Колоквіум-контрольна за матеріалом модуля 1







1

-

Змістовий модуль 2. Поширення світла в однорідному анізотропному середовищі.

4

Тензор діелектричної проникності. Зв’язок головних осей тензора з кристалографічними осями.

2




2




5

Частотна дисперсія. Просторова дисперсія. Просторова дисперсія та гіротропія. Властивості тензора εij.

2




2




6

Рівняння Френеля кристалооптики. Променева поверхня та поверхня хвильових нормалей. Еліпсоїд Френеля та оптична індикатриса.

2




2




7

Одновісні та двовісні кристали. Подвійне променезаломлення.

2




2




8

Подвійне променезаломлення на межі двовісний кристал – ізотропне середовище. Конічна рефракція.

Поширення світла в поглинаючому анізотропному середовищі. Плеохроїзм, лінійний та круговий дихроїзм.



2




2




9

Нормальні хвилі в анізотропному середовищі. Спектроскопія конденсованого стану – спектроскопія нормальних хвиль. Елементи оптики рідких кристалів.

1




1




Колоквіум-контрольна робота за матеріалом модулів 1 та 2







1




Всього

17




19




Загальний обсяг 36 год., в тому числі:

Лекції – 17 год., самостійна робота – 19 год. Залік.



ПРОГРАМА курсу

Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ

для студентів 3-го курсу фізичного факультету (спеціалізація «фотоніка»)

Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Вступ.

Фотоніка, її задачі.


Змістовий модуль 1.

Поширення світла в неоднорідному ізотропному середовищі.

1. Градієнтна оптика:

Рівняння ейконала. Інтенсивність в геометричній оптиці. Закони заломлення та відбивання. Конгруенція. Повне внутрішнє відбивання. Оптичні хвильоводи.

[1], гл.1, #3.1-3.2

2. Поширення світла в шаруватих середовищах:

Поширення світла в шаруватих середовищах. Діелектричні плівки. Характеристична матриця для шаруватого середовища. Однорідна діелектрична плівка. Періодичні шаруваті структури.

[1], гл.1, #1.6

3. Гаусові пучки, їх властивості, вимірювання параметрів. Поняття про оптичні резонатори.

[6], гл. 10, #5
Змістовий модуль 2

Поширення світла в однорідному анізотропному середовищі.


  1. Тензор діелектричної проникності. Зв’язок головних осей тензора з кристалографічними осями.

[1], гл.1, #14.1

  1. Частотна дисперсія. Просторова дисперсія. Просторова дисперсія та гіротропія. Властивості тензора εij.

[2] #96,103,104

[3] #26,34



  1. Рівняння Френеля кристалооптики. Променева поверхня та поверхня хвильових нормалей. Еліпсоїд Френеля та оптична індикатриса.

[3] #34-40

[1], гл.14, #14.1, 14.3

[2] #98


  1. Одновісні та двовісні кристали. Подвійне променезаломлення. Подвійне променезаломлення на межі двовісний кристал – ізотропне середовище. Конічна рефракція.

[1] гл.14, #14.3

[2] #99,97

[3] #34-40


  1. Поширення світла в поглинаючому анізотропному середовищі. Плеохроїзм, лінійний та круговий дихроїзм.

Нормальні хвилі в анізотропному середовищі. Спектроскопія конденсованого стану – спектроскопія нормальних хвиль.

[1] гл.14, #14.6

[4] c.283, c.343

[5] гл.2 #2, гл.3 #6



  1. Елементи оптики рідких кристалів.

[7] гл.1,4,5.

Оптика неоднорідних та анізотропних середовищ

Змістовий модуль 1

Поширення світла в неоднорідному ізотропному середовищі.

Лекція 1.

Вступ. Фотоніка, її задачі.

Градієнтна оптика:

Рівняння ейконала. Інтенсивність в геометричній оптиці. Закони заломлення та відбивання. Конгруенція. Повне внутрішнє відбивання. Оптичні хвильоводи.



Лекція 2.

Поширення світла в шаруватих середовищах:

Поширення світла в шаруватих середовищах. Діелектричні плівки. Характеристична матриця для шаруватого середовища.

Лекція 3.

Однорідна діелектрична плівка. Періодичні шаруваті структури.

Гаусові пучки, їх властивості, вимірювання параметрів. Поняття про оптичні резонатори.
Змістовий модуль 2

Поширення світла в однорідному анізотропному середовищі.

Лекція 4.

Тензор діелектричної проникності. Зв’язок головних осей тензора з кристалографічними осями.



Лекція 5.

Частотна дисперсія. Просторова дисперсія. Просторова дисперсія та гіротропія. Властивості тензора εij.



Лекція 6.

Рівняння Френеля кристалооптики. Променева поверхня та поверхня хвильових нормалей. Еліпсоїд Френеля та оптична індикатриса.



Лекція 7.

Одновісні та двовісні кристали. Подвійне променезаломлення.



Лекція 8.

Подвійне променезаломлення на межі двовісний кристал – ізотропне середовище.

Конічна рефракція.

Поширення світла в поглинаючому анізотропному середовищі. Плеохроїзм, лінійний та круговий дихроїзм.



Лекція 9.

Нормальні хвилі в анізотропному середовищі. Спектроскопія конденсованого стану – спектроскопія нормальних хвиль.

Елементи оптики рідких кристалів.

Самостійна робота - 19 год.


Передбачає роботу над засвоєнням лекційного матеріалу. Лекцій – 17 год., отже, в середньому по 2 год. на підготовку матеріалу кожної лекції (див. вище), та додатково 2 год. на підготовку до колоквіуму-контрольної роботи.


Контрольні запитання, запитання до колоквіумів
Модуль І.


  1. Рівняння ейконала.

  2. Інтенсивність в геометричній оптиці.

  3. Конгруенція.

  4. Повне внутрішнє відбивання. Ромб Френеля. Поняття про оптичні хвильоводи.

  5. Поширення світла в шаруватих середовищах. Діелектричні плівки.

  6. Характеристична матриця для шаруватого середовища.

  7. Однорідна діелектрична плівка. Чверть- та півхвильові товщини.

  8. Однорідна діелектрична плівка. Застосування: просвітлення оптики, подільник пучка, поляризатор, фільтр.

  9. Періодичні шаруваті структури. Приклад: Інтерферометр Фабрі-Перо.

  10. Гаусові пучки, їх властивості.

  11. Поняття про оптичні резонатори.


Модуль ІІ


  1. Тензор діелектричної проникності. Зв’язок головних осей тензора з кристалографічними осями.

  2. Частотна дисперсія.

  3. Просторова дисперсія. Просторова дисперсія та гіротропія.

  4. Властивості тензора εij.

  5. Рівняння Френеля кристалооптики.

  6. Променева поверхня та поверхня хвильових нормалей.

  7. Еліпсоїд Френеля та оптична індикатриса.

  8. Одновісні кристали. Подвійне променезаломлення.

  9. Двовісні кристали. Подвійне променезаломлення.

  10. Подвійне променезаломлення на межі двовісний кристал – ізотропне середовище.

  11. Конічна рефракція.

  12. Поширення світла в поглинаючому анізотропному середовищі. Плеохроїзм, лінійний та круговий дихроїзм.

  13. Нормальні хвилі в анізотропному середовищі. Спектроскопія конденсованого стану – спектроскопія нормальних хвиль.

  14. Елементи оптики рідких кристалів.


Запитання (білети) на залік
1.

  1. Рівняння ейконала.

  2. Тензор діелектричної проникності. Зв’язок головних осей тензора з кристалографічними осями.

2.

  1. Інтенсивність в геометричній оптиці.

  2. Властивості тензора εij.

3.

  1. Загальні властивості променів.

  2. Просторова дисперсія. Просторова дисперсія та гіротропія.

4.

  1. Одновісні та двовісні кристали.

  2. Частотна дисперсія.

5.

  1. Конгруенція.

  2. Еліпсоїд Френеля та оптична індикатриса.

6.

  1. Повне внутрішнє відбивання. Оптичні хвильоводи.

  2. Поширення світла в поглинаючому анізотропному середовищі. Плеохроїзм, лінійний та круговий дихроїзм.

7.

  1. Поширення світла в шаруватих середовищах. Діелектричні плівки.

  2. Подвійне променезаломлення.

8.

  1. Характеристична матриця для шаруватого середовища.

  2. Променева поверхня та поверхня хвильових нормалей.

9.

  1. Однорідна діелектрична плівка.

  2. Подвійне променезаломлення на межі двовісний кристал – ізотропне середовище.

10.

  1. Періодичні шаруваті структури.

  2. Рівняння Френеля кристалооптики.

11.

  1. Застосування діелектричних плівок.

  2. Оптичні поверхні, пов’язані з рівнянням Френеля.

12.

  1. Поняття про гаусові пучки.

  2. Конічна рефракція.

13.

  1. Поняття про оптичні резонатори.

  2. Одновісні та двовісні кристали.


Рекомендована ЛІТЕРАТУРА
Основна

  1. М.Борн, Э.Вольф. Основы оптики. М.,1972.

  2. Л.Ландау, Е.Лифшиц. ЭСС (VIII), М., 1982.

  3. Ю.Сиротин, М.Шаскольская. Основы кристаллофизики. М., 1979.


Додаткова

  1. Ф.Федоров. Теория гиротропии. Минск, 1958.

  2. В.Агранович, В.Гинзбург. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М., 1979.

  3. М.Виноградова, О.Руденко, А.Сухоруков. Теория волн. М., 1979.

  4. С.А.Пикин, Л.М. Блинов. Жидкие кристаллы. М.,1979.




1 Форми та порядок оцінювання знань студентів пропонує самостійно викладач (лектор, керівник курсу за участю викладачів, які ведуть практичні, семінарські та лабораторні заняття).

2 У РНП зазначається лише та шкала, яка відповідає формі підсумкового контролю, якщо іспит – з оцінками, якщо ж залік, відповідно «зараховано» чи «не зараховано».


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка