Самостоятельная работа Лекции Семинары Лабораторные работы 1 Электромагнитная теория света



Дата06.06.2016
Размер139 Kb.
ТипСамостоятельная работа

N
раз-
дела

Наименование
раздела



Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий


Форма
текущего
контроля

Аудиторная работа

Самостоятельная работа


Лекции

Семинары

Лабораторные работы

1

Электромагнитная теория света.

4 часа. Лекции 1,2

Предмет изучения и разделы оптики. Уравнения Максвелла и материальные уравнения. Волновое уравнение. Скорость света. Бегущие электромагнитные волны. Плоские и сферические волны. Гармоническая волна и комплексная форма ее представления. Модели реальных световых волн, модулированные волны - световые пучки и импульсы.




1 час.

Решение задач по темам: Геометрическая оптика. Зеркала, линзы и оптические системы. Кардинальные элементы оптической системы. Построение изображений. Схемы оптических приборов.

2 часа.

Решение задач по темам: Уравнения Максвелла и материальные уравнения. Волновое уравнение. Электромагнитные волны и их основные свойства. Комплексная форма представления волны. Бегущие плоские и сферические волны.






8 часов.

Решение задач по темам семинаров 1,2,3. Работа с лекционным материалом.





ДЗ, Т, КР, Об,


2 часа. Лекция 3

Свойства плоских волн. Ориентация и взаимосвязь полевых векторов. Поляризация света. Поток энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга. Интенсивность света. Энергетика световых пучков и импульсов. Закон изменения энергии электромагнитного поля. Объемная плотность импульса и давление электромагнитной волны.



2 часа.

Стоячая электромагнитная волна: ориентация и взаимосвязь полевых векторов, узлы и пучности. Перенос энергии в стоячей волне. Плотность потока энергии и объемная плотность импульса электромагнитных волн. Интенсивность и давление света.

2 часа.

Поляризация света: линейная, круговая и эллиптическая поляризации. Закон Малюса. Методы получения и анализа поляризованного света. Естественно поляризованный свет.






8 часов.

Решение задач по темам семинаров 4,5,6. Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 4

Метод спектрального описания волновых полей. Фурье-анализ и фурье-синтез волновых полей. Преобразования Фурье. Спектральные амплитуда, фаза и плотность. Свойства преобразований Фурье. Соотношение между длительностью импульса и шириной спектра. Теорема Планшереля. Спектральная плотность интенсивности.



2 часа.

Преобразования Фурье. Спектральные амплитуда, фаза и плотность интенсивности. Спектры и спектральные плотности интенсивности различных сигналов (прямоугольный импульс, затухающий квазигармонический сигнал).







6 часов.

Решение задач по темам семинаров 7,8. Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 5.

Классическое описание излучения света. Дипольное излучение осциллятора. Затухающий осциллятор как модель излучающего «атома», время радиационного затухания. Естественная форма и ширина линии излучения. Излучение ансамбля статистически независимых осцилляторов. Ударное и доплеровское уширения спектральной линии. Однородное и неоднородное уширения линии.



Контрольная работа




4 часа.

Подготовка к контрольной работе.




2

Интерференция света.

2 часа. Лекция 6.

Интерференция света. Двухволновая интерференция монохроматических волн. Уравнение интерференции и функция видности. Линейная и угловая ширины интерференционных полос. Интерференция квазимонохроматического света. Спектральное описание, время и длина когерентности. Временное описание, функция временной корреляции. Взаимосвязь спектра и функции временной корреляции, понятие о фурье-спектроскопии. Степень временной когерентности и функция видности.



1 час.

Двухволновая интерференция. Уравнение интерференции и функция видности. Схема Юнга. Анализ простейших интерференционных схем (бизеркало и бипризма Френеля, билинза Бийе, зеркало Ллойда).

2 часа.

Интерференция квазимонохроматического света на примере схемы Юнга. Функция видности. Длина и время когерентности. Анализ спектральных характеристик источника по интерференционной картине. Временное описание, функция временной корреляции.






6 часов.

Решение задач по темам семинаров 10,11. Работа с лекционным материалом.




ДЗ, Т, КР, Об,


2 часа. Лекция 7.

Пространственная когерентность. Угол и радиус когерентности. Звездный интерферометр Майкельсона. Функция пространственно-временной корреляции. Степень пространственно-временной когерентности и функция видности.



1 час.

Интерференция света протяженных квазимонохроматических источников на примере схемы Юнга. Пространственная когерентность, угол и радиус когерентности. Зависимость видности интерференционной картины от размеров источника.






6 часов.

Решение задач по темам семинаров 14,15. Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 8.

Методы получения интерференционных картин - деление волнового фронта и деление амплитуды, реализации методов. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона. Многоволновая интерференция. Формулы Эйри. Интерферометр Фабри-Перо и пластинка Люммера-Герке. Интерференционные фильтры и зеркала.



1 час.

Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона, их локализация.

2 часа.

Многоволновая интерференция. Формулы Эйри. Интерферометр Фабри-Перо и пластинка Люммера-Герке.


Контрольная работа




9 часов.

Решение задач по темам семинаров 16-18. Работа с лекционным материалом.


4 часа.

Подготовка к контрольной работе.




3

Дифракция света.

2 часа. Лекция 9.

Дифракция света. Принципы Гюйгенса и Гюйгенса-Френеля. Дифракционный интеграл Френеля. Теорема обратимости Гельмгольца. Принцип дополнительности Бабине. Метод зон Френеля. Радиус и площадь зоны Френеля. Число Френеля. Метод векторных диаграмм. Зонные пластинки и линза.




1 час.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция на круглом отверстии, спираль и зоны Френеля.





3 часа.

Решение задач по теме семинара 20. Работа с лекционным материалом.




ДЗ, Т, КР, Об


2 часа. Лекция 10.

Простейшие дифракционные задачи. Дифракция на круглом отверстии и круглом экране, спираль Френеля. Пятно Пуассона. Дифракция на крае полубесконечных экрана и щели, спираль Корню. Ближняя и дальняя зоны дифракции. Дифракционная длина. Дифракционная расходимость пучка в дальней зоне. Фокусировка света, как дифракционное явление.



2 часа.

Дифракция на непрозрачном диске, пятно Пуассона. Зонные пластинки и линза. Ближняя и дальняя зоны дифракции. Дифракционная длина.






3 часа.

Решение задач по теме семинара 21. Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 11.

Недостатки принципа Гюйгенса-Френеля. Понятие о теории дифракции Кирхгофа. Дифракционный интеграл Френеля-Кирхгофа. Приближения Френеля и Фраунгофера. Дифракция в дальней зоне как пространственное преобразование Фурье. Угловой спектр пучка. Связь ширины спектра с поперечными размерами пучка.



2 часа.

Дифракционный интеграл Френеля-Кирхгофа. Приближения Френеля и Фраунгофера. Функция пропускания. Дифракция в дальней зоне как пространственное преобразование Фурье. Угловой спектр пучка. Связь ширины спектра с поперечными размерами пучка.






3 часа.

Решение задач по теме семинара 22. Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 12.

Дифракция Фраунгофера на пространственных структурах: прямоугольном отверстии, круглом отверстии и щели. Функция пропускания. Амплитудные и фазовые дифракционные решетки. Распределение интенсивности в дифракционной картине, интерференционная функция. Дифракция на акустических волнах.



1 час.

Дифракция Фраунгофера на прямоугольном и круглом отверстиях, щели.Дифракционная решетка. Распределение интенсивности в дифракционной картине.






3 часа.

Решение задач по теме семинара 23. Работа с лекционным материалом.




4

Спектральный анализ световых полей.

2 часа. Лекция 13.

Спектральный анализ световых полей. Спектроскопия с пространственным разложением спектров. Дисперсионные, дифракционные и интерференционные спектральные приборы. Их основные характеристики – аппаратная функция, угловая и линейная дисперсии, разрешающая способность и область дисперсии.



2 часа.

Основные характеристики дисперсионных, дифракционных и интерференционных спектральных приборов – аппаратная функция, угловая и линейная дисперсии, разрешающая способность и

область дисперсии.





6 часов.

Решение задач по темам семинаров 24,25. Работа с лекционным материалом.




ДЗ, Т, КР, Об


2 часа. Лекция 14.

Преобразование и синтез световых полей. Понятие о дифракционной теория формирования изображений. Роль дифракции в приборах, формирующих изображение: линзе, телескопе и микроскопе. Специальные методы наблюдения фазовых объектов: метод темного поля и метод фазового контраста. Запись и восстановление светового поля. Голография.



Контрольная работа




4 часа.

Подготовка к контрольной работе.




5

Распространение света в веществе.

2 часа. Лекция 15.

Распространение света в веществе: микроскопическая картина. Поляризуемость среды и молекулы. Дисперсия света. Классическая электронная теория дисперсии. Поглощение света (закон Бугера).



2 часа.

Дисперсия света. Классическая электронная теория дисперсии. Поглощение света (закон Бугера). Зависимости показателя преломления и коэффициента поглощения от частоты. Фазовая и групповая скорости. Формула Рэлея.






3 часа.

Решение задач по теме семинара 27. Работа с лекционным материалом.




ДЗ, Т, КР, Об


2 часа. Лекция 16.

Зависимости показателя преломления и коэффициента поглощения от частоты. Дисперсионная формула Зелмеера. Фазовая и групповая скорости. Формула Рэлея. Дисперсионное расплывание волновых пакетов. Дисперсионная длина.



1 час.

Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков. Законы отражения и преломления света. Формулы Френеля.






3 часа.

Решение задач по теме семинара 28. Работа с лекционным материалом.







2 часа. Лекция 17.

Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков. Законы отражения и преломления света. Формулы Френеля. Эффект Брюстера и явление полного внутреннего отражения. Энергетические соотношения при преломлении и отражении света.



2 часа.

Эффект Брюстера и явление полного внутреннего отражения. Энергетические соотношения при преломлении и отражении света.







3 часа.

Решение задач по теме семинара 29. Работа с лекционным материалом.







6

Распространение света в анизотропных средах.

2 часа. Лекция 18.

Распространение света в анизотропных средах. Описание диэлектрических свойств анизотропных сред. Плоские электромагнитные волны в анизотропной среде. Структура световой волны, фазовая и лучевая скорости. Уравнения Френеля для фазовых и лучевых скоростей. Эллипсоид лучевых скоростей и лучевая поверхность. Одноосные и двухосные кристаллы.



2 часа.

Распространение света в анизотропных средах. Структура световой волны, фазовая и лучевая скорости. Эллипсоид лучевых скоростей и лучевая поверхность. Оптические свойства одноосных кристаллов. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Построение Гюйгенса.






1 час.

Работа с лекционным материалом.




ДЗ, Т, КР, Об


2 часа. Лекция 19.

Оптические свойства одноосных кристаллов. Обыкновенный и необыкновенный Отрицательные и положительные кристаллы. Построение Гюйгенса. Двойное лучепреломление и поляризация света. Поляризационные приборы, четвертьволновая и полуволновая пластинки. Анизотропия оптических свойств, наведенная механической деформацией, электрическим и магнитным полями.



1 час.

Двойное лучепреломление и поляризация света. Интерференция поляризованного света. Поляризационные приборы, четвертьволновая и полуволновая пластинки. Получение и анализ эллиптически поляризованного света.






1 час.

Работа с лекционным материалом.



7

Рассеяние света.

2 часа. Лекция 20.

Рассеяние света. Излучение элементарного рассеивателя. Индикатриса рассеяния, поляризация рассеянного света и закон Рэлея. Молекулярное рассеяние. Элементы статистической теории рассеяния, формулы Эйнштейна и Рэлея. Основные особенности молекулярного рассеяния. Рассеяние света в мелкодисперсных и мутных средах.









1 час.

Работа с лекционным материалом.




Об

8

Излучение света.

2 часа. Лекция 21.

Излучение света. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способности вещества и их соотношение. Модель абсолютно черного тела. Формула Рэлея-Джинса. Ограниченность классической теории излучения. Закон Стефана-Больцмана. Формула смещения Вина. Формула Планка.









1 час.

Работа с лекционным материалом.




Об

2 часа. Лекция 22.

Основные представления квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Квантовые свойства света: фотоэлектрический эффект и эффект Комптона. Квантовые свойства атомов, постулаты Бора. Модель двухуровневой системы. Взаимодействие двухуровневой системы с излучением.









1 час.

Работа с лекционным материалом.




2 часа. Лекция 23.

Типы радиационных переходов. Коэффициенты Эйнштейна. Взаимодействие при термодинамическом равновесии. Вывод формулы Планка. Многоуровневые системы. Структура энергетических уровней атомов, молекул и твердых тел. Явление люминесценции: основные закономерности, спектральные и временные характеристики, интерпретация в рамках квантовых представлений.









1 час.

Работа с лекционным материалом.




9

Резонансное усиление света.

2 часа. Лекция 24.

Резонансное усиление света. Инверсная заселенность энергетических уровней и коэффициент усиления. Получение инверсной заселенности в трехуровневой системе. Ширина линии усиления. Лазеры – устройство и принцип работы. Принципиальная схема лазера. Условия стационарной генерации (баланс фаз и амплитуд). Продольные и поперечные моды. Спектральный состав излучения лазера. Синхронизация мод, генерация сверхкоротких импульсов.









1 час.

Работа с лекционным материалом.




Об

10

Нелинейные оптические явления.

2 часа. Лекция 25.

Нелинейные оптические явления. Поляризация среды в поле высокоинтенсивного лазерного излучения. Среды с квадратичной нелинейностью, оптическое детектирование и генерация второй гармоники. Среды с кубической нелинейностью, самофокусировка волновых пучков и генерация третьей гармоники.









1 час.

Работа с лекционным материалом.

4 часа.

Подготовка к контрольной работе.




Об

2 часа. Лекция 26.

Среды с кубической нелинейностью, самофокусировка волновых пучков и генерация третьей гармоники.



2 часа.

Итоговая курсовая контрольная по всему курсу.






1 час.

Работа с лекционным материалом.




Каталог: upload -> iblock -> 20b


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница