АННОТАЦИИ к рабочим программам по направлению 011200

АННОТАЦИИ
к рабочим программам
по направлению 011200 ФИЗИКА
профизь «Оптика и лазерная физика»
________________________________________________________
Рабочая программа дисциплины
«Волоконно-оптические системы»
Цели освоения дисциплины "Волоконно-оптические системы" состоят в
обеспечении студентов знаниями и навыками в области, связанной с одним из основных
направлений современной когерентной оптики и лазерной физики, касающегося
распространения когерентного оптического излучения в световодах и фотонных
кристаллах, что актуально в связи с разработкой новых волоконно-оптических и
интегральных оптических устройств. Физика волноводных систем рассматривается как в
теоретическом аспекте (в задачах моделирования распространения лазерных пучков в
волноводных системах), так и в прикладном (в методах измерения оптических потерь в
световодах и определения скорости передачи информации в оптических линиях связи). В
данном курсе основное внимание уделяется волноводам цилиндрической геометрии
(оптические волокна, микроструктурированные волокна), которые являются средой для
распространения сигналов в современных цифровых телекоммуникационных системах.
Помимо изложения теоpетических вопросов знaчительное внимaние уделено детaльному
paссмотpению модельных зaдaч и выполнению лабораторных работ. В рамках
дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Оптические световоды. Планарные волноводы Преломление световой волны на границе
раздела диэлектриков. ТЕ- и ТМ- волны. ТЕ- и ТМ- моды волновода со ступенчатым
профилем показателя преломления.
2. Направляемые моды волноводов со ступенчатым профилем показателем преломления
3. Дисперсионные
свойства
оптических
волноводов.
Законы
дисперсии
различных
направляемых мод.
4. Распространение световых импульсов в оптических волноводах. Временные методы
измерения модовой дисперсии в световодах Частотные и когерентные методы измерения
дисперсии многомодовых и одномодовы световодов и фотонных кристаллов.
5. Методы измерения потерь в световодах.
6. Инжекционные полупроводниковые гетеролазеры.
7. Динамические и модуляционные характеристики лазерных диодов.
8. Фотодетекторы. Лавинные фотодиоды. Pin диоды.
9. Оптические системы связи.
10. Волоконно-оптические низко-когерентные томографы.
Рабочая программа дисциплины
КОГЕРЕНТНОСТЬ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Цели дисциплины «Когерентность волновых процессов» заключаются в
ознакомлении и изучении студентами направления подготовки «Физика» с одним из
центральных разделов статистической оптики и радиофизики – теорией когерентности
колебаний и волновых полей. Когерентность колебаний и волн, как фундаментальное
физическое явление, лежит в основе многих процессов в физической оптике, в волновой
физике электромагнитных волн смежных частотных диапазонов, а также волн иной
природы, в частности, акустических. Эффекты когерентности колебаний и волн служат
наиболее ярким проявлением статистических свойств волновых процессов. Поэтому
данный курс представляет собой расширенный раздел статистической оптики и
радиофизики.
В задачи курса входят:
- изучение математического аппарата корреляционной теории случайных процессов,
лежащего в основе теории когерентности колебаний и волн;
- изучение основных физических процессов, приводящих к стохастическим свойствам
колебаний и волн;
- изучение
основных
математических
методов
описания
эффектов
проявления
когерентности в различных физических явлениях, в частности, в явлениях интерференции
и дифракции волн, а также в различных системах, в частности, в оптических и радио
интерферометрах, в системах формирования изображения;
- изучение основных методов и систем измерения, выходным сигналом в которых служит
функция когерентности волнового поля.
Цели освоения дисциплины «Когерентность волновых процессов» заключаются
также в выработке практических навыков решения физических задач в области лазерной
физики и ее практических применений, в получении высшего профилированного
образования в области оптики и лазерной физики, позволяющего выпускнику успешно
работать в избранной сфере деятельности в РФ и за рубежом, обладать универсальными и
предметно специализированными компетенциями, способствующими его социальной
мобильности, востребованности на рынке труда и успешной профессиональной карьере.
Дисциплина «Когерентность волновых процессов» включает следующие основные
разделы:
- Математические основы теории когерентности.
- Волновые процессы стохастической природы.
- Временная когерентность волнового поля.
- Интерферометрия интенсивностей.
- Поперечная и продольная пространственная когерентность волнового поля.
- Пространственные и временные масштабы частично когерентного светового поля.
- Проявление пространственной когерентности в интерференционных системах.
- Когерентность волновых полей в системах формирования изображения.
- Формирование изображений при наличии случайно-неоднородных сред.
- Дифракция частично-когерентного поля.
- Когерентность рассеянных волн.
- Векторные случайные волновые поля.
Освоение дисциплины осуществляется как в форме лекционных занятий, так и
практических и лабораторных занятий, выполняемых на современном оптическом
оборудовании с использованием прецизионной оптической техники.
Рабочая программа дисциплины
«Физика и техника волоконных световодов»
Цели освоения дисциплины "Физика и техника волоконных световодов "
состоят в обеспечении студентов знаниями и навыками в области, связанной с одним из
основных направлений современной когерентной оптики и лазерной физики, касающегося
распространения когерентного оптического излучения в световодах и фотонных
кристаллах, что актуально в связи с разработкой новых волоконно-оптических и
интегральных оптических устройств. Физика волноводных систем рассматривается как в
теоретическом аспекте (в задачах моделирования распространения лазерных пучков в
волноводных системах), так и в прикладном (в методах измерения оптических потерь в
световодах и определения скорости передачи информации в оптических линиях связи). В
данном курсе основное внимание уделяется волноводам цилиндрической геометрии
(оптические волокна, микроструктурированные волокна), которые являются средой для
распространения сигналов в современных цифровых телекоммуникационных системах.
Помимо изложения теоpетических вопросов знaчительное внимaние уделено детaльному
paссмотpению модельных зaдaч и выполнению лабораторных работ. В рамках
дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Планарные волноводы Преломление световой волны на границе раздела диэлектриков.
ТЕ- и ТМ- волны.
2. ТЕ- и ТМ- моды волновода со ступенчатым профилем показателя преломления.
3. Моды волновода с градиентным профилем показателя преломления.
4. Направляемые моды волноводов со ступенчатым профилем показателем преломления.
5. Дисперсионные
свойства
оптических
волноводов.
Законы
дисперсии
различных
направляемых мод.
6. Фотонные кристаллы. Распространение света в периодических структурах.
7. Распространение световых импульсов в оптических волноводах. Временные методы
измерения модовой дисперсии в световодах.
8. Частотные и когерентные методы измерения дисперсии многомодовых и одномодовых
фотонных кристаллов.
9. Методы измерения потерь в световодах.
10. Низко-когерентный волоконно-оптический томограф. Волоконно-оптичесий гироскоп.
Рабочая программа дисциплины
«Физические основы акусто- и оптоэлектроники»
Цели и задачи дисциплины:
1. Обеспечение студентов знаниями в области одного из раздела современной науки –
Оптической обработки информации – Акусто- и оптоэлектроники.
2. Освоение студентами теоретических основ и понимания физических явлений,
лежащих в основе акустооптики и акусто- и оптоэлектроники.
3. Подготовка студентов к будущей профессиональной деятельности, связанной с вопросами изучения свойств объектов методами оптической обработки информации.
4. Приобретения студентами навыков самостоятельного решения физических задач в
области прикладной физики.
5. Приобретение студентами компетенций, связанных
с научно-практической и
педагогической деятельностью в области прикладной физики.
Основные разделы:
Введение. Основные понятия и определения оптоэлектроники. Оптоэлектроника в системах обработки информации.
Оптоэлектронные системы считывания и формирования
изображения. Краткая теория акустооптического взаимодействия. Акустооптические де-
флекторы. Акустооптические модуляторы. Анизотропная дифракция Брэгга. Акустооптические устройства и системы обработки информации. Акустооптическая визуализация
акустического поля.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
Теоретические основы фотоэффекта, упруго-оптического эффекта; основы полупроводниковой электроники, методы Фурье-анализа, основы физической и геометрической оптики; в целом студент должен знать
материал в объеме преподаваемого
курса: физические принципы, лежащие в основе обсуждаемых в курсе эффектов и
явлений, основные определения и формулировки.
Уметь:
Формулировать задачи исследований в области оптической обработки информации с
применением
методик
оптоэлектроники,
акустоэлектроники
и
акустооптики.
Пользоваться специальной литературой, находить необходимые справочные материалы из
информационных источников. Рассчитывать основные физические характеристики,
принимаемые во внимание в
методах оптоэлектроники, акустоэлектроники и
акустооптики.
Владеть:
1. методами теоретического анализа оптических и акустических полей с применением
инструментов фурье-оптики, математической физики, вычислительных методов в
физике;
2. владеть аппаратом инженерного расчета характеристик оптоэлектронных, акустооптических и акустоэлектронных устройств;
3. навыками работы с экспериментальными установками по исследованию фотоэффекта,
акустооптических и акустоэлектронных эффектов.
Виды учебной работы: лекции, лабораторные занятия.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
Рабочая программа дисциплины
«Физика и техника лазеров»
Цели освоения дисциплины «Физика и техника лазеров» состоят в обеспечении
студентов знаниями и навыками в области математических и естественно-научных
знаний, связанных с одним из основных направлений современной когерентной оптики физики лазеров, в выработке практических навыков решения физических проблем в
области лазерной физики и ее практических применений, таких как оптическая связь и
лазерная диагностика. В рамках дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Спонтанные и вынужденные переходы. Инверсная среда. Доплеровская и лоренцевская
ширина линии излучения. Коэффициент усиления.
2. Газовые лазеры. Основные методы возбуждения. Кинетические уравнения.
3. Ионные лазеры. Лазеры на парах металлов.
4. Молекулярные лазеры. Механизм создания инверсии в лазере на углекислом газе.
Особенности спектральных характеристик.
5. Твердотельные лазеры.
6. Полупроводниковые лазеры. Условие получения инверсии. Гетероструктуры.
Особенности динамических характеристик лазеров.
7.Одночастотный режим генерации лазеров. Многочастотный режим генерации лазеров.
Число возбуждаемых продольных мод. Устойчивость и динамический хаос.
8. Методы селекции продольных типов колебаний в лазерах. Конкуренция мод. Методы
активной синхронизации мод. Генерация оптических импульсов. Связь длительности
импульсов с шириной линии излучения.
9. Открытые оптические резонаторы, типы резонаторов, гауссовские пучки диаграмма
устойчивости. Сложные оптические резонаторы, их функциональное назначение.
10. Международный лазерный эталон метра и единый эталон длины и времени. Лазерный
гироскоп.
Рабочая программа дисциплины
«Технические применения лазеров»
Цели освоения дисциплины «Технические применения лазеров» состоят в
обеспечении студентов знаниями и навыками в области естественно-научных знаний,
связанных с одним из основных направлений современной когерентной оптики и лазерной
физики и оптической обработки информации, в выработке практических навыков решения
физических проблем в области лазерной физики и ее практических применений, таких как
волоконно-оптические линии связи, лазерные интерферометрические устройства с
нанометровым пространственным разрешением в машиностроении, в лазерной и
оптической томографии. В рамках дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Спонтанные и вынужденные излучательные и поглощательные переходы. Инверсная
среда. Доплеровская и лоренцевская ширина линии излучения. Коэффициент усиления.
2. Одночастотный режим генерации лазеров. Особенности однородного и неоднородного
уширения линий (движущиеся атомы и эффекты столкновения). Элементы теории Лэмба,
дисперсионная зависимость выходной мощности и частоты генерации. Многочастотный
режим генерации лазеров. Число возбуждаемых продольных мод. Параметр связи волн,
зависимость от параметров активной среды и резонатора.
3. Открытые оптические резонаторы, типы резонаторов, гауссовские пучки диаграмма
устойчивости. Сложные оптические резонаторы, их функциональное назначение.
Собственные типы волн в резонаторе, моды высших порядков гауссова пучка, методы
селекции поперечных типов колебаний в резонаторах лазеров
4. Методы селекции продольных типов колебаний в лазерах. Конкуренция мод.
Самосинхронизация, методы активной и пассивной синхронизации мод. Методы
модуляции добротности в оптическом резонаторе. Генерация оптических импульсов.
5. Методы селекции связанных переходов в активной среде лазеров. Параметр связи волн,
конкуренция переходов. Особенности конкурентных и каскадных переходов в атомарных,
ионных и молекулярных лазерах. Использование отражательных дифракционных решеток
и селективных зеркал.
6. Выходная оптическая мощность в лазерах, зависимость от параметра насыщения и
усиления. Оптимальные
условия генерации. Простые соотношения для оценки
абсолютной выходной мощности.
7. Потери в резонаторе, оптимальные коэффициенты пропускания зеркал. Зависимость
ширины
полосы
резонатора
от
коэффициентов
отражения
зеркал
и
уровня
дифракционных потерь.
8. Методы синхронизация мод в лазерах. Зависимость длительности оптических
импульсов от параметров активной среды и резонатора. Предельно достижимые
длительности оптических импульсов. Связь длительности импульсов с шириной линии
излучения.
9. Динамические характеристики атомарных, ионных, молекулярных газоразрядных
лазеров, твердотельных и полупроводниковых лазеров.
10.Флуктуации мощности и частоты излучения лазеров и методы их подавления. Шумы
газоразрядных, твердотельных и полупроводниковых лазеров.
11. Методы измерения пространственной и временной когерентности излучения лазеров.
12. Лазерный гироскоп, волоконно-оптический гироскоп. Устройство и принцип работы.
13. Лазерные дисковые системы записи и воспроизведения информации.
14.Лазерные интерферометры в машиностроении
Рабочая программа дисциплины
«Математическое моделирование взаимодействия света с веществом»
Целью освоения дисциплины «Математическое моделирование взаимодействия
света с веществом» является освоение знаний и развитие навыков применения
современных математических методов исследования рассеивающих сред, включая
биологические ткани, для квалифицированного применения компьютерной техники в
области оптики и спектроскопии рассеивающих сред. В рамках дисциплины изучаются
следующие вопросы:
1. Введение. Моделирование в научно-технических исследованиях.
2. Теория переноса излучения. Теория переноса излучения (ТПИ). Стационарная и
нестационарная форма уравнения переноса излучения (УПИ).
3. Многопотоковые методы решения УПИ.
4. Диффузионное приближение УПИ.
5. Метод «добавления-удвоения».
6. Решение УПИ методом Монте-Карло.
7. Метод конечных разностей.
8. Распространение коротких импульсов лазерного излучения и волн фотонной
плотности в рассеивающих средах.
9. Спектротурбодиметрия рассеивающих сред.
Рабочая программа дисциплины
«Спектроскопия рассеивающих сред»
Целью освоения дисциплины «Спектроскопия рассеивающих сред» является
освоение знаний и развитие навыков применения современных спектральных методов
исследования
рассеивающих
квалифицированного
применения
сред,
включая
техники
в
биологические
области
оптики
и
ткани,
спектроскопии
рассеивающих сред. В рамках дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Введение в спектроскопию рассеивающих сред.
2. Основы теории светорассеяния.
3. Теория переноса излучения. Теория переноса излучения (ТПИ). Стационарная и
нестационарная форма уравнения переноса излучения (УПИ
для
4. Прямые и обратные задачи спектроскопии рассеивающих сред.
5. Спектроскопия с использованием интегрирующих сфер.
6. Отражательная и флуоресцентная спектроскопия.
7. Диффузионно-волновая спектроскопия.
8. Оптическая когерентная томография.
9. Фазово-модуляционная спектроскопия.
10. Многопотоковые методы решения УПИ.
11. Диффузионное приближение УПИ.
12. Инверсный метод «добавления-удвоения».
13. Определение оптических характеристик рассеивающих сред методом инверсного
Монте-Карло.
14. Спектротурбодиметрия рассеивающих сред.
Рабочая программа дисциплины
«Теория излучения. Теоретическая оптика»
В оптическом излучении наиболее ярко проявляется двойственная корпускулярноволновая
природа
материи,
спектрально-корреляционные
и
квантовые
свойства
физических полей. Вслед за открытием квантов света в начале прошлого века были
открыты и осуществлены во второй половине века принципы квантовой генерации
когерентного
лазерного
излучения
с
уникальной
концентрацией
в
спектре,
направленности в пространстве, энергии во времени. Это привело к революционным
изменениям в оптике и ее роли в науке и технике. Оптические волны во многом
соответствуют как общему скалярному, так и векторному электродинамическому
описанию волновых процессов. В то же время элементарные акты излучения имеют
квантовую природу. По этой причине необходимо углубленное изучение оптических волн
и процессов их излучения, чему и служит настоящая дисциплина.
Цели освоения дисциплины «Теория излучения. Теоретическая оптика» состоят
в обеспечении студентов знаниями и навыками в области математических и естественнонаучных знаний, необходимых для понимания современной оптики и лазерной физики, в
выработке практических навыков решения физических проблем в области лазерной
физики и ее практических применений. В рамках дисциплины изучаются следующие
вопросы:
1. Излучение электромагнитных волн.
2. Электромагнитное поле в свободном пространстве.
3. Взаимодействие квантовой системы с электромагнитным полем.
4. Основные элементы квантовой теории излучения.
5. Комбинационное рассеяние света в рамках классической и квантовой теории
излучения.
6. Уравнение эйконала и уравнение луча.
7. Гауссов пучок и его параметры.
8. Скалярная теория дифракции Кирхгофа.
9. Пространственные гармоники и их фильтрация.
10. Дифракционные интегралы Релея.
11. Векторная теория дифракции.
12. Оптические волны в поглощающей среде.
13. Поверхностные волны.
14. Волны в среде с пространственной дисперсией.
15. Оптические волны в анизотропных средах.
16. Законы сохранения энергии при наличии дисперсии.
17. Локализация потока энергии через поверхность.
Рабочая программа дисциплины
«Теория случайных процессов и полей»
Цели освоения дисциплины «Теория случайных процессов и полей» состоят в
приобретении знаний о природе и роли случайных явлений в колебательных и волновых
системах, а также в овладении методами математического описания случайных процессов
и полей и умении определить основные статистические характеристики стохастических
явлений при решении конкретных физических задач. В рамках дисциплины изучаются
следующие вопросы:
1. Основные понятия теории случайных процессов.
2. Спектральное представление случайных процессов.
3. Модели случайных процессов.
4. Детерминированные преобразования случайных процессов.
5. Линейная фильтрация шума.
6. Тепловые шумы диссипативных линейных систем.
7. Случайные поля и случайные волны.
Рабочая программа дисциплины
«Лазерная спектроскопия»
Цели освоения дисциплины «Лазерная спектроскопия» - обеспечить студентов,
готовящихся к получению степени бакалавра по направлению «Физика», профиль
«Лазерная физика», специальными знаниями и навыками практической работы в области
лазерной
спектроскопии,
снабдить
их
достаточно
полным
представлением
о
существующем многообразии современных методов лазерной спектроскопии, как уже
широко используемых, так и новых, которые могут быть использованы в технике,
технологии, химии, экологии, биологии и медицине. В рамках дисциплины изучаются
следующие вопросы:
1. Лазерная спектроскопия поглощения и флуоресценции, ограниченная доплеровским
уширением.
2. Нелинейная спектроскопия.
3. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния (КР)
4. Лазерная спектроскопия в молекулярных пучках.
5. Оптическая накачка и метод двойного резонанса.
6. Лазерная спектроскопия с временным разрешением.
7. Когерентная спектроскопия.
8. Лазерная спектроскопия процессов столкновения.
9. Новые достижения в лазерной спектроскопии. Применения лазерной спектроскопии.
Рабочая программа дисциплины
«Современная фотоника»
Развитие нелинейной оптики и лазерной техники привело к формированию новой
области науки - фотоники. Фотоника включает широкий класс задач, связанных с
управлением фотонами. Это целостная область науки и техники, связанная с
использованием светового излучения (или потока фотонов) в оптических элементах,
устройствах и системах, в которых генерируются, усиливаются, модулируются,
распространяются и детектируются оптические сигналы, а также направленная на
создание новых материалов, устройств и технологий, обеспечивающих передачу, прием,
обработку, запись, хранение и отображение информации на основе материальных
носителей – фотонов. Данное научно-техническое направление, признано во всем мире,
доход от продаж устройств и систем которого, по оценкам экспертной фирмы Strategies
Unlimited (США), составляет более 4 млрд. долларов ежегодно и в последние три года
стабильно растет.
Дaнный специaльный куpс в основном бaзиpуется нa клaссической теоpии. Своей
основной целью он имеет paсшиpение и углубление знaний по современным разделам
оптики, лазерной техники
нелинейной оптики, оптики фотонно-кристаллических
структур. Речь идет, таким образом, об очень широкой области, многие разделы которой
далеко выходят за рамки традиционной физической и прикладной оптики.
Целью и задачами настоящего курса являются, с одной стороны, ознакомление
студентов с современными достижениями в области лазерной физики, оптики,
волоконной оптики, оптоэлектроники, а с другой стороны, – ознакомление с
теоретическими основами методов проектирования лазеров с синхронизацией мод,
волоконных лазеров, фотонно-кристаллических структур.
В рамках дисциплины
изучаются следующие вопросы:
1. Генерация лазерного излучения.
2. Управление излучением и преобразование оптических сигналов.
3. Регистрация оптических сигналов.
4. Элементы интегральной оптики.
5. Передача оптических сигналов.
6. Фотонные кристаллы.
7. Высокоточные измерения в оптике.
Рабочая программа дисциплины
«Фотонные кристаллы»
Фотонно-кристаллические
структуры
первоначально
были
предложены
теоретиками, в качестве аналогии кристаллам из раздела физики твердого тела. Фотонные
кристаллы,
как
правило,
представляют
собой
периодически-структурированные
диэлектрики с характерным размером элементов порядка длины волны. Физика фотонных
кристаллов получила своё бурное развитие с развитием методов изготовления микро- и
нано-размерных периодических структур. Сегодня «фотонные кристаллы» – новое и
быстро развивающееся научно-техническое направление в мире. Такой рост обусловлен:
1) потребностью в развитии информационных технологий на основе оптических
технологий (например, использование оптического диапазона кардинально изменило
уровень информационных услуг); 2) потребностью в развитии и совершенствовании
оптических технологий разного функционального назначения на основе информационных
технологий; 3) гигантским ростом потребительского спроса на информационные услуги.
Дaнный специaльный куpс посвящен основам описания распространения лазерного
излучения, его генерации, распространению оптических импульсов. Курс в основном
бaзиpуется нa клaссической теоpии. Своей основной целью он имеет paсшиpение и
углубление знaний по современным разделам оптики, лазерной техники
нелинейной
оптики, оптики фотонно-кристаллических структур. Речь идет, таким образом, об очень
широкой области, многие разделы которой далеко выходят за рамки традиционной
физической и прикладной оптики.
Целью и задачей настоящего курса является фундаментальная подготовка по
современной оптической физике, технологиям фотоники, информационно-лазерным
технологиям. Данный курс предполагает ознакомление студентов с физическими
принципами
функционирования
лазерных
систем,
волоконно-оптических
систем,
фотонно-кристаллических структур. В рамках дисциплины изучаются следующие
вопросы:
1. Фотонные кристаллы.
2. Собственные моды фотонных кристаллов.
3. Фотонная запрещенная зона.
4. Зонная структура фотонных кристаллов.
5. Зонная структура двумерных фотонных кристаллов.
6. Зонная структура трехмерных фотонных кристаллов.
7. Фотонно-кристаллические и дырчатые волноводы.
8. Распространение света в фотонных кристаллах.
Рабочая программа дисциплины
«Квантовая оптика и спектроскопия»
Цель освоения дисциплины «Квантовая оптика и спектроскопия» заключается в
обеспечении студентов базовыми знаниями в области спектроскопии атомов и молекул, на
основе общефизической и общетеоретической подготовки бакалавров-физиков и
специалистов-физиков. Одна из основных целей состоит в обеспечении студентов
знаниями и навыками в исследовании энергетической и пространственной структуры
свободных
и
связанных
атомов
и
молекул,
связанных
с общими
вопросами
спектроскопии, закономерностями формирования уровней энергии, соответствующих
внутренним движениям (электронному, колебательному, вращательному) атомов или
молекул и их оптических спектров. Знание данной дисциплины необходимо для
исследования многих явлений в области атомной и молекулярной физики, физики
твердого тела, химии, биологии. В рамках дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Общие вопросы спектроскопии. Атомная спектроскопия.
2. Молекулярная спектроскопия. Вращательная спектроскопия.
3. Колебательная спектроскопия.
4. Электронная спектроскопия молекул.
5. Электронная спектроскопия связанных молекул.
6. Спектроскопия твердого тела.
7. Люминесценция.
8. Экспериментальные методы молекулярной спектроскопии.
9. Введение в квантовую оптику. Энергия, поляризация, положение, импульс фотона.
10. Интерференция и временная локализация фотона.
11. Поток фотонов как случайная система.
12. Статистика числа фотонов.
13. Квантование электромагнитного поля.
14. Когерентные состояния света.
15. Сжатые состояния света.
Рабочая программа дисциплины
«Оптическая спектроскопия»
Целями освоения дисциплины «Оптическая спектроскопия» являются изучение
закономерностей формирования спектров при помощи спектрального оборудования
различного типа, объединение сведений о спектральном приборе, как одном из видов
оптических приборов, которые, в совокупности с новыми данными, должны углубить
понимание основ прикладной спектроскопии. Курс «Оптическая спектроскопия»
направлен на ознакомление студентов с принципами работы дисперсионных элементов,
основами формирования и работы спектральных систем, а также методами регистрации и
обработки спектров. В рамках курса студенты изучают основы формирования спектров
при помощи современного оборудования. Также в рамках лабораторных занятий студенты
изучают современное оборудование и программное обеспечение, предназначенное для
регистрации и обработки спектров. Изучение устройств и методов спектроскопии
необходимо
студентам
оптических
специализаций
для
успешного
выполнения
экспериментальных курсовых работ, а также для дальнейшего изучения физических
объектов спектральными методами. Отдельный курс, посвященный спектральным
приборам, дополняет, таким образом, курс физической оптики, читаемый студентам
физических специальностей в четвертом семестре. Полученные знания дополнительно
закрепляются экспериментальными работами, выполняемыми в спецпрактикуме-2
«Методы спектральных исследований». В рамках дисциплины изучаются следующие
вопросы:
1. Классификация спектральных приборов.
2. Призма.
3. Дифракционная решетка.
4. Основные характеристики спектров. Длина волны. Амплитуда линии. Исключение
фона.
5. Основные характеристики спектральных приборов.
6. Энергетические измерения в спектре.
7. Исследование спектров поглощения.
8. Исследование спектров люминесценции.
9. Сглаживание и интерполяция спектров.
10. Производная спектроскопия.
Рабочая программа дисциплины
«Оптика наночастиц и нанообъектов»
Целями освоения дисциплины «Оптика наночастиц и нанообъектов» являются
изучение современных представлений об оптических и кинетических свойствах
полупроводниковых наноструктур, а также о возможности использования наноструктур в
приборах опто- и наноэлектроники. В рамках дисциплины изучаются следующие
вопросы:
1. Основные понятия и терминология. Размерное квантование.
2. Фононы в системах с пониженной размерностью. Электрон-фононное взаимодействие
в квантовых ямах.
3. Примесные состояния в системах с пониженной размерностью. Кинетические явления
в системах с пониженной размерностью.
4. Квантовый эффект Холла. Общие особенности поглощения света в квантовых ямах.
5. Межзонное и внутризонное поглощение света в квантовых ямах.
Рабочая программа дисциплины
«Спецпрактикум-2. Методы спектральных исследований»
Цели
освоения
дисциплины
«Спецпрактикум-2.
Методы
спектральных
исследований» состоят в практическом изучении основных характеристик спектральных
приборов, методов работы на них, в привитии студентам навыков практической работы с
оптическими приборами и получении физической информации из полученных данных.
Физический практикум является неотъемлемой и исключительно важной частью учебной
программы подготовки физиков. В рамках дисциплины студенты выполняют следующие
лабораторные работы:
1. Люминесценция кристаллофосфоров и законы ее затухания.
2. Определение концентрации веществ при помощи спектрофотометрии.
3. Определение молекулярных констант по колебательно-вращательному спектру.
4. Формирование спектров диэлектрических зеркал и интерференционных фильтров.
5. Спектры люминесценции органических красителей.
6. Регистрация спектров рассеивающих сред при помощи интегрирующей сферы.
Рабочая программа дисциплины
«Низкокогерентная интерференционная микроскопия и томография»
Целью
освоения
дисциплины
«Низкокогерентная
интерференционная
микроскопия и томография» является обеспечение студентов базовыми знаниями в
области современных оптических методов визуализации внутренней структуры и
микрорельефа поверхности объектов технического и биологического происхождения,
представлениями об области применения и ограничениях, накладываемых физическими
принципами
функционирования
на
пространственное
и
временное
разрешение
рассматриваемых методов. В рамках дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Низкокогерентная интерферометрия. Оптическая когерентная томография. Источники
излучения. Линии задержки фазы. Детекторы излучения.
2. Доплеровская оптическая когерентная томография.
3. Поляризационная оптическая когерентная томография.
4. Оптическая
когерентная
микроскопия.
Полнопольная
оптическая
когерентная
микроскопия.
5. Спектральный
радар:
оптический
когерентный
томограф
с
регистрацией
интерференционного сигнала спектральной области.
6. Функциональная оптическая когерентная томография.
7. Конфокальная микроскопия.
8. Однолучевая схема.
9. Двухлучевая схема.
10. Методы сканирования.
Рабочая программа дисциплины
«Оптическая томография»
Целью освоения дисциплины «Оптическая томография» является обеспечение
студентов базовыми знаниями в области современных оптических методов визуализации
внутренней
структуры
биологического
ограничениях,
и
микрорельефа
происхождения,
накладываемых
поверхности
представлениями
физическими
об
объектов
технического
и
области
применения
и
принципами
функционирования
на
пространственное и временное разрешение рассматриваемых методов. В рамках
дисциплины изучаются следующие вопросы:
1. Диффузионная оптическая томография.
2. Оптическая когерентная томография.
3. Конфокальная микроскопия.
4. Оптическая проекционная томография.
5. Цифровая голографическая микроскопия.
6. Лазерная сканирующая томография.
7. Мультифотонная микроскопия и томография.
8. Оптоакустическая томография.
Рабочая программа дисциплины
«Голография и оптическая обработка информации»
Цели освоения дисциплины «Голография и оптическая обработка информации»
состоят в обеспечении студентов знаниями и навыками в области математических и
естественнонаучных знаний, связанных с изучением фундаментальных основ голографии
и
оптической
обработки
информации,
а
также
практического
использования
голографических методов исследования и контроля для решения ряда научных,
технических и биомедицинских задач. Освоение дисциплины заключается в изучении
фундаментальных основ и современных достижений голографии и оптической обработки
информации, их практического использования. В рамках дисциплины изучаются
следующие вопросы:
1. Физические принципы голографии.
2. Особенности техники голографического эксперимента.
3. Типы голограмм.
4. Анализ поля, восстановленного плоской амплитудной голограммой.
5. Голографическая интерферометрия.
6. Построение голографических изображений методами геометрической оптики.
7. Основные применения голографии.
8. Цифровая голография.
9. Цифровая
голографическая
интерферометрия.
Цифровая
голографическая
микроскопия.
10. Основы оптической обработки информации.
Рабочая программа дисциплины Спецпрактикум-2:
ЛАЗЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ГОЛОГРАФИЯ
Цели освоения дисциплины «Спецпрактикум-2: Лазерные измерения и
голография» состоят в обеспечении студентов предметными знаниями, умениями и
навыками в области математических и естественно-научных сфер знаний, связанных с
методами исследования и измерения объектов с использованием когерентного лазерного
излучения и голографической техники записи, хранения и обработки информации, в
выработке практических навыков решения физических задач в области когерентной
оптики и лазерной физики и ее практических применений, в получении высшего
профессионального профилированного образования в области физики, позволяющего
выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности в РФ и за рубежом,
обладать
универсальными
и
предметно
специализированными
компетенциями,
способствующими его социальной мобильности, востребованности на рынке труда и
успешной профессиональной карьере.
Дисциплина «Спецпрактикум-2: Лазерные измерения и голография» призвана
формировать знания в области теории и практики когерентных оптических методов и
систем измерений, контроля и диагностики в сфере высокотехнологичного производства,
в
электронной
промышленности,
точном
приборостроении,
прецизионном
машиностроении, а также в биомедицинских приложениях.
Спецпрактикум включает следующие разделы когерентной и лазерной оптики:
- Методы и схемы оптической голографии
-
Голографические
методы
измерений:
спекл-фотография
и
голографическая
интерферометрия
- Цифровая оптическая голография.
- Цифровая спекл-фотография и голографическая интерферометрия
Лабораторные работы спецпрактикума выполняются на современном оптическом
оборудовании
с
использованием
специализированных
установок
и
устройств
прецизионной механики, лазерных приборов, оптических элементов и цифровой техники
записи и обработки сигналов и изображений.