Физическая оптика

内容描述: Данный курс охватывает теорию излучения электромагнитных волн, исследуются процессы поглощения и рассеяния света, выводятся основные законы геометрической оптики, так же рассматриваются вопросы дифракции и интерференции света, отражение и преломление световых волн, которые позволят обучающимся иметь представление для теоретического описания эффектов, связанных с распространением электромагнитных волн в разных средах для их дальнейшего практического применения.

贷款数: 5

Пререквизиты:

• Физические основы механики

*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:

零件: Вузовский компонент

循环次数: Базовые дисциплины

Цель

• дать студентам правильное представление о физическом содержании геометрической и корпускулярной оптики; - дать студентам правильное понимание закономерностей мира, четкое представление о физической природе явлений, подчиняющихся законам физической оптики; - научить студентов использовать фундаментальные, общие и приближенные методы решения основных задач физической оптики и эффективно пользоваться ими на практике.

Задача

• В результате изучения курса студенты должны: - знать основные физические законы физической оптики, следствия, вытекающие из них; - овладеть оптическими аппаратами и математическим аппаратом физической оптики и знать принципы применения его для решения стандартных задач физической оптики; - уметь правильно объяснять фундаментальные понятия физической оптики и важнейшие ее применения так и, как интерференция, поляризация света, дифракция и др.

Результат обучения: знание и понимание

• законы и явления физической оптики, их сущность и наглядное проявление; термины, определения, обозначения основных величин; единицы световых величин; о взаимодействии световых волн с оптической средой (веществом); типовые оптические устройства для получения эффекта явлений интерференции, дифракции, поляризации, дисперсии света.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• составить схему лабораторной установки и оценить полученную картину физического явления; производить измерения световых величин.

Результат обучения: формирование суждений

• понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

Результат обучения: коммуникативные способности

• пользоваться современными средствами информации, техническими и программными средствами реализации информационных процессов, ориентироваться в потоке научной и технической информации для усовершенствования организации и проведения модернизации технологических процессов в отрасли.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество; принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

*TeachingMethods(zh-CN)*

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

*AssessmentKnowledge(zh-CN)*

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*

*EvaluationForm(zh-CN)*

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Геометрическая оптика: Законы геометрической оптики. Центрированные оптические системы. Ограничение световых пучков в оптических системах. Принцип Ферма.
• Отражение и преломление света на сферических поверхностях. Тонкие линзы. Изображение предметов. Оптические приборы. Аберрация оптических приборов. Элементы электронной оптики.
• Фотометрические понятия и величины: Энергетические величины. Энергетические сила и яркость излучения. Энергетические светимость и освещённость. Фотометрические величины. Световой поток. Фотометрические яркость, светимость и освещённость. Соотношения между энергетическими и световыми характеристиками излучения.
• Электромагнитные волны: Основы электромагнитной теории света. Оптический диапазон электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Плотность потока энергии и импульс электромагнитных волн. Суперпозиция бегущих плоских электромагнитных волн. Биения. Стоячие волны. Отражение и преломление света на границе раздела двух диэлектриков.
• Волновая оптика: Интерференция света. Когерентные волны, способы их получения в оптике. Интенсивность при наложении двух монохроматических когерентных волн. Интерференция немонохроматического света.
• Интерференция, осуществляемая делением амплитуды и делением фронта волны. Интерферометры Майкельсона, Жамена, Маха-Цендера, Тваймана-Грина. Щели Юнга, бипризма Френеля, зеркала Френеля. Интерференция в тонких плёнках и пластинках. Линии равного наклона и равной толщины. Просветление оптики. Многолучевая интерференция.
• Дифракция. Метод зон Френеля. Приближение Кирхгофа. Дифракция Френеля на отверстии и непрозрачном экране.
• Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели и на отверстии. Дифракционная решетка.
• Дисперсия и разрешающая способность решётки. Отражательные дифракционные решётки. Наклонное падение лучей на решётку. Дифракция рентгеновских лучей. Амплитудно-фазовые решетки. Дифракция и спектральный анализ. Голография.
• Поляризация света. Линейная поляризация. Суперпозиция линейно поляризованных волн. Эллиптическая и круговая поляризации. Распространение световых волн в анизотропной среде. Эллипсоид лучевых скоростей. Оптическая ось. Одноосные и двуосные кристаллы.
• Двойное лучепреломление. Закон Брюстера. Анализ поляризованного света. Закон Малюса. Поляризационные приборы. Вращение плоскости поляризации в кристаллических и аморфных телах. Искусственная анизотропия при деформации, под действием электрического и магнитного полей.
• Распространение света в изотропных средах: Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. Классическая теория дисперсии. Рассеяние света. Рэлеевское рассеяние и рассеяние Ми. Комбинационное рассеяние. Поглощение света. Закон Бугера.
• Излучение абсолютно чёрного тела: Тепловое излучение и его свойства. Характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа. Абсолютно чёрное тело. Испускательная способность абсолютно чёрного тела. Формулы Рэлея-Джинса, Вина, Планка. Законы теплового излучения абсолютно чёрного тела: Стефана-Больцмана, Вина.
• Элементарная квантовая теория излучения. Спонтанные и вынужденные переходы. Лазеры. Заключительное занятие.

Основная литература

• . Ландсберг Г.С. Оптика.- М.: Наука, 2003 2. http://www.twirpx.com/files/physics/optics/ электронные учебники по оптике 3. Ахманов С.А. Физическая оптика DJVU Учебник. 2-е изд. - М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004. http://www.twirpx.com/file/58333/ 4. http://www.ph4s.ru/book_ph_optica.html электронные учебники по оптике 5. Бутиков Е.И. – Оптика http://www.libedu.ru/l_b/butikov_e_i_/optika.html 6. Трофимова Т.И. Курс физики. Оптика и атомная физика: теория задачи и решения : учеб. пособие / Т. И. Трофимова. - 2-е изд., испр. . - М. : Высш. шк., 2003. - 287 с. - Предм. указ.: с. 281-287.

Дополнительная литература

• 7. Л.Л. Гольдина Лабораторные занятия по физика. Под ред. Л.Л. Гольдина. М., Наука, 1983 8. Н.М. Годжаев Оптика. М. Высшая школа, 1971 9. Н.Н. Майсова Практикум по курсу общей физики. Росвузиздат, 1963 10. А.С. Ахматова Лабораторный практикум по физике. Под.ред. А.С. Ахматова. М., Высшая школа, 1980. 11. А.В. Кортнев и др. Практикум по физике. М., Высшая школа, 1981. 12. В.С. Волькенштейн. Сборник задач по общему курсу физики. М., Наука, 1985