Главная Обратная связь
Дисциплины:
Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)
Материально-техническое обеспечение дисциплины
|
|
Лекционная аудитория оснащена мультимедийным комплексом и демонстрационным оборудованием по оптике.
Лаборатория «Оптика. Квантовая физика»: вольтметр универсальный В7–26, измеритель теплоемкости ИТ–С, лазер газовый ЛГН–215, магазин сопротивлений Р4830/2, микроскоп горизонтальный МГ1, микроскоп поляризационный МИН8, микроскоп стереоскопический МБС–9, мост переменного тока Р–5079, осциллограф двухлучевой С1–17, полярископ ПСК–500, универсальный источник питания, выпрямитель ВУП–2М, выпрямитель В–24, микроамперметр, вольтамперметр, оптическая скамья, набор светофильтров, поляроид, дифракционная решетка, микровольтмикроамперметр Ф116/1, собирающая линза, рассеивающая линза, скамья Глазырина, набор линз, зрительная труба, микроскоп с набором окуляров, набор стеклянных пластинок, шайба Гартля, поляриметр круговой СИ–3, рефрактометр.
5. Содержание курса
Введение.Историческая справка. Шкала электромагнитных волн. Электромагнитная теория света Максвелла. Теории Ньютона и Гюйгенса о природе света. Принцип Ферма.
Фотометрия.Функция видности. Фотометрические величины и способы их измерения. Закон освещенности.
Геометрическая оптика. Оптические приборы.Законы геометрической оптики. Отражение и преломление света на плоской границе сред и полное внутреннее отражение. Построение изображений в плоском зеркале. Ход лучей в призме. Уравнение призмы.
Отражение и преломление света на сферической поверхности. Инвариант Аббе Основное уравнение параксиальной оптики. Сферические зеркала и тонкие линзы. Получение изображений в сферических зеркалах и тонких линзах. Линейное увеличение. Основное уравнение параксиальной оптики.
Центрированная оптическая система. Построение изображений в оптических системах. Толстая линза. Кардинальные точки и плоскости. Построение изображений в толстых линзах.
Оптические приборы. Глаз как оптический прибор. Аберрации оптических систем.
Волновая оптика.Интерференция света.Когерентные волны, методы получения когерентных волн. Пространственная и временная когерентность. Условия интерференции света. Оптическая разность хода. Бисистемы и условия получения интерференционной картины с помощью бисистем. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Интерферометры и их применение. Многолучевые интерферометры.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Интерференция на круглом отверстии, щели и диске. Дифракция в параллельных лучах на одной щели. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Дифракция на двумерных и трехмерных структурах. Дифракция рентгеновских лучей, метод Лауэ. Уравнение Вульфа – Брэгга.
Разрешающая способность оптических приборов. Теория Релея.
Понятие о голографии. Получение и восстановление голограмм. Дифракционная теория изображений. Запись голограмм в трехмерных средах. Метод Денисюка. Применение голографии.
Поляризация света.Естественный и поляризованный свет.Поляризация света при отражении и преломлении. Степень поляризации. Законы Малюса и Брюстера. Прохождение света через анизотропную среду. Двойное лучепреломление. Оптическая анизотропия одноосных и двуосных кристаллов. Поляризационные приборы. Искусственная оптическая анизотропия. Интерференция линейно поляризованного света. Эллиптическая поляризация. Вращение плоскости поляризации растворами и кристаллами. Эффекты Керра и Поккельса. Элементарная теория магнитооптического явления Фарадея.
Интерференция поляризованного света в параллельных и сходящихся лучах. Практическое применение интерференции поляризованных лучей.
Оптические свойства сред.Дисперсия света нормальная и аномальная. Фазовая и групповая скорости света. Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта. Цвет тел. Электронная теория дисперсии и поглощения света.
Рассеяние света. Опыты Тиндаля и молекулярная теория рассеяния света Рэлея. Работы Римана, Мандельштама и Ландсберга. Спектры комбинационного рассеяния газов, жидкостей и конденсированных сред.
Эффект Вавилова – Черенкова и его применение.
Действие сильного светового поля на вещество. Оптика, рожденная лазером. Нелинейные эффекты. Зависимость показателя преломления от интенсивности света.
Релятивистские эффекты в оптике.Методы измерения скорости света. Опыты Физо и Майкельсона как основа специальной теории относительности. Абсолютная скорость света. Эффект Доплера в оптике.
6. Рабочая (модульная) программа
Таблица 3
6.1.Тематический план
| № п/п | Название тем и разделов (модулей) | Всего (ауд.) | Лекции | Семинары | Лабора- торные работы | Внеауд. работа |
| 1. | Введение. Фотометрия | |||||
| 2. | Геометрическая оптика | |||||
| 3. | Оптические системы | |||||
| 4. | Интерференция света | |||||
| 5. | Дифракция света | |||||
| 6. | Поляризация света | |||||
| 7. | Оптические свойства сред. Релятивистские свойства света | |||||
| ИТОГО |
Таблица 4
6.2. Соотношение текущего и итогового контроля по модулям программы
| Модуль | Текущий контроль | Итоговый контроль | Всего | |
| 1. | Фотометрия | 70% | 30% | 100% |
| 2. | Геометрическая оптика | 75% | 25% | 100% |
| 3. | Оптические системы | 50% | 50% | 100% |
| 4. | Интерференция света | 70% | 30% | 100% |
| 5. | Дифракция света | 40% | 60% | 100% |
| 6. | Поляризация света | 45% | 55% | 100% |
| 7. | Оптические свойства сред. Релятивистские эффекты в оптике | 30% | 70% | 100% |
Таблица 5
6.3. Содержание модульной программы
| Модуль 1. Вводный. Фотометрия. | |||
| Цель изучения: в результате учебной деятельности студент должензнатьместо раздела «Оптика» в структуре курса физики, основные этапы развития оптики (СК-2), основные понятия оптики (ОК-4, СК-1); уметь планировать и выполнять прямые и косвенные измерения (СК-2, СК-4); использовать математический аппарат для вычисления фотометрических величин (ОК-4, СК-2); владеть методами дифференциального и интегрального исчисления для решения задач по фотометрии (СК-1); приемами оценки и расчета погрешности измерений физических величин (СК-2, СК-4) | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 1. Исторический аспект развития представлений о природе света. Свет как электромагнитная волна. Скорость света и методы её измерения (2 ч). Развитие учения о природе света. Объяснение законов Снеллиуса на основе теорий Гюйгенса и Ньютона, принципа Ферма. Теория Максвелла об электромагнитной природе света. [1,2] | Лабораторная работа 1. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Фотометрия» (2 ч) [3: 15.64, 15.62, 15.58, 15.59; 4:.37-1, 37-10]. Лабораторная работа 2.Проверка закона освещенности (4 ч) Лабораторная работа 3.Фотометрические величины (2 ч) | Семинарское занятие 1. Семинар 1.Фотометрия(4 ч). 1. Энергетические фотометрические величины. 2. Функция видности (иметь с собой на семинаре). 3. Основные фотометрические величины: освещенность, сила света, яркость, светимость, световой поток. Их измерение. 4. Закон освещенности. 5. Закон Ламберта. 6. Самостоятельная работа [1, 2, 10] Семинарское занятие 2. Семинар 2. Волновая теория света и законы геометрической оптики (2 ч) 1. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики 2. Законы отражения и преломления света. Доказательства на основе теорий: Ньютона, Гюйгенса-Френеля и метода Ферма. 3. Астрономические и лабораторные методы измерения скорости света. Результаты измерения скорости света как основа специальной теории относительности Эйнштейна [1, 2, 10] | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (1 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 1 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (2 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 1, 2 (3 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторной работы, ее защиты; проверка индивидуального задания №1; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Фотометрия", проверка конспектов к семинарам 1, 2, проверка самостоятельной работы. | |||
| Модуль 2. Геометрическая оптика | |||
| Цель изучения: в результате учебной деятельности студент должензнатьосновные понятия геометрической оптики (ОК-4, СК-1); принципы построения математических моделей для решения задач по геометрической оптике (СК-1); знать границы применимости законов геометрической оптики (СК-2);уметьиспользовать математический аппарат для решения теоретических и практических задач и задач на построение (СК-1, СК-6); сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением (СК-2); владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения оптических явлений на основании законов геометрической оптики; приемами оценки и расчета погрешности измерений физических величин (СК-2, СК-4) | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 2. Отражение и преломление света на плоских границах сред. (2 ч) 1. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света. 2. Преломление на плоской поверхности раздела двух сред. 3. Ход лучей в призме. 4. Полное внутреннее отражение. Световоды и их применение. 2 ч [2] 3. Отражение и преломление на сферической границе двух сред. (2 ч) 1. Основное уравнение параксиальной оптики. 2. Линзы. 3. Теория идеальных оптических систем. [1-2, 10] | Лабораторная работа 4. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме "Отражение и преломление света на плоской границе раздела двух сред» (2 ч) [3: 15.1, 15. 2, 15.7, 15.12]. Лабораторная работа 5. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме "Ход лучей в призме" (2 ч) [3: 5.24, 5.19; 4: 38-26]. Лабораторная работа 6. Определение показателя преломления твердых и жидких тел (4 ч) Лабораторная работа 7. Определение фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз (4 ч) Лабораторная работа 8. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Отражение света на сферической поверхности» (2 ч) [4: 38-4, 38-5, 38-7, 38-8]. Лабораторная работа 9.. Построение изображений в двугранном зеркале (4 ч) | Семинарское занятие 3. Семинар 3. Геометрическая оптика(2 ч) 1. Преломление и отражение на плоской границе: плоские зеркала и призмы. 2. Отражение на сферической поверхности. Сферические зеркала. 3. Формула сферического зеркала. 4. Самостоятельная работа. [1, 2, 10] Семинарское занятие 4. Семинар 4. Тонкие линзы. (2 ч) 1. Преломление на сферической поверхности. Тонкие линзы собирающая и рассеивающая. 2. Уравнениетонкой линзы. Построение изображений. 3. Применение тонких собирающих и рассеивающих линз. 4. Самостоятельная работа [2, 10] | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (2 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 2 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (4 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 3, 4 (4 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (4 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; проверка индивидуального задания №2; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Геометрическая оптика", проверка конспектов к семинарам 3, 4; проверка самостоятельных работ. | |||
| Модуль 3. Оптические системы | |||
| Цель изучения: в результате учебной деятельности студент должензнать основные принципы построения хода лучей в оптических системах (ОК-4, СК-1); устройство и принцип действия оптических приборов и установок (СК-1); знать границы применимости оптических приборов (СК-2); уметь использовать геометрические построения для решения задач про толстые линзы и системы линз (ОК-4, СК-1); уметь использовать рациональные методы решения задач по расчету свойств оптических приборов (СК-2); владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения оптических явлений на основании законов геометрической оптики; навыками организации и постановки лабораторного физического эксперимента, способами представления результатов физического эксперимента (СК-4). | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| Лекция 4. Толстая линза. Системы линз.(2 ч) · Центрированная оптическая система. · Кардинальные точки и плоскости систем. · Лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат. [1, 2] | Лабораторная работа 10.Определение кардинальных точек и плоскостей оптической системы (4 ч) Лабораторная работа 11.Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Оптические системы. Кардинальные точки и плоскости». (2 ч) [3: 5.53, 5.54, 5.55; 6: 38 - 54]. Лабораторная работа 12.Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Оптические приборы. Увеличение». (2 ч) [3: 5.56, 5.62; 4: 38 – 59, 38-60] Лабораторная работа 13.Изучение микроскопа (4 ч) Лабораторная работа 14.Определение увеличения и поля зрения зрительной трубы (4 ч) | Семинарское занятие 5. Семинар 5. Оптические системы(2 ч) 1. Основное уравнение параксиальной оптики. 2. Центрированные оптические системы. Толстые линзы и оптические системы. 3. Кардинальные точки и плоскости. Построение изображений в толстых линзах. 4. Самостоятельная работа. [1, 2, 10] Семинарское занятие 6 Семинар 6. Оптические приборы 1. Оптические приборы: лупа, микроскоп, телескоп (труба Галилея, труба Кеплера, рефлектор), бинокль. Глаз как оптический прибор. Для каждого прибора представить: назначение, устройство, ход лучей, увеличение, разрешающая способность, применение, границы применимости. 2. Аберрации оптических систем и недостатки зрения. 3. Самостоятельная работа [1, 2, 10] Семинарское занятие 7.(2 ч)Итоговый теоретический контроль по модулям 1, 2, 3 (контрольная работа № 1) [1, 2, 10] | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (2 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 3 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (4 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 5, 6 (4 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (2 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; проверка индивидуального задания №3; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Оптические системы", проверка конспектов к семинарам 5, 6; проверка самостоятельных работ; проверка контрольной работы №1. | |||
| Модуль 4. Интерференция света | |||
| Цель изучения:в результате учебной деятельности студент должензнатьосновные положения волновой теории света, понятия когерентность, интерференция, способы осуществления когерентности световых лучей и применение интерференции в технике (ОК-4, СК-1); принципы построения математических моделей для решения задач по волновой оптике (СК-1);уметьиспользовать математический аппарат для решения теоретических и практических задач по волновой оптике (ОК-4, СК-1); сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением; решать задачи практической направленности, в т.ч. используя персональный компьютер (СК-2); владетьматематическимиметодами для решения задач по волновой оптике (СК-1); владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения принципа действия интерферометров на основании законов волновой оптики; навыкамиорганизации и постановки лабораторного физического эксперимента, способами представления результатов физического эксперимента (СК-4). | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 5. Интерференция света. (2 ч) Когерентность пространственная и временная. Условия максимумов и минимумов интерференции при сложении двух плоских когерентных электромагнитных волн с одинаковым направлением колебаний. Оптическая разность хода. Опыт Юнга, ширина интерференционного максимума.[1, 10] 6. Методы наблюдения интерференции(2 ч) Бисистемы и условия получения интерференционной картины при помощи бисистем. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Двулучевые интерферометры и их применение. Многолучевая интерференция. [1,2, 10] | Лабораторная работа 15.Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Интерференция. Бисистемы» (2 ч) [12: 24.1, 24.2, 24.3] Лабораторная работа 16.Определение длины волны света методом колец Ньютона (4ч) Лабораторная работа 17.Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Интерференция. Полосы равного наклона и равной толщины» (2 ч). [3: 5.89, 5.90; 12: 24.9, 24.15, 24.20 ] Лабораторная работа 18.Опыт Юнга. Интерференция лазерного излучения. (4 ч) | Семинарское занятие 8. Семинар 7.Интерференция.(2ч) 1. Когерентность волн света и способы осуществления когерентности волн. 2. Опыт Юнга, ширина интерференционного максимума. 3. Метод Френеля (бисистемы), ширина интерференционного максимума. 4. Самостоятельная работа [1,2, 10] Семинарское занятие 9. Семинар 8. Интерференция в тонких пленках (2 ч) 1. Интерференция в тонких пленках - полосы равного наклона. 2. Интерференция в клине - полосы равной толщины. Кольца Ньютона. 3. Двулучевые интерферометры Майкельсона, Линника, Жамена. 4. Многолучевая интерферометрия. Интерферометры Фабри – Перо, Ломера – Герке. 5. Самостоятельная работа. [1,2, 10] | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (1 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 4 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (2 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 7, 8 (2 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (1 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; проверка индивидуального задания №4; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Интерференция света", проверка конспектов к семинарам 7, 8; проверка самостоятельных работ. | |||
| Модуль 5. Дифракция света | |||
| Цель изучения:в результате учебной деятельности студент должензнатьосновные положения волновой теории света, границы применимости геометрической оптики, понятие дифракции и методы ее объяснения, использование дифракции в оптических приборах (ОК-4, СК-1); принципы построения математических моделей для решения задач по волновой оптике (СК-1);уметьиспользовать математический аппарат для решения теоретических и практических задач по волновой оптике (ОК-4, СК-1); сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением; решать задачи практической направленности, в т.ч. используя персональный компьютер (СК-2); владетьматематическимиметодами для решения задач по волновой оптике (СК-1); владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения принципа получения голографического изображения, границ применения оптических приборов на основании законов волновой оптики; навыкамиорганизации и постановки лабораторного физического эксперимента, способами представления результатов физического эксперимента (СК-4). | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 7. Дифракция света. Зонная теория Френеля. (2 ч) Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Применение метода векторных диаграмм для вычисления вклада вторичных волн от различных зон Френеля и их участков. Дифракция на круглом отверстии, на непрозрачном экране. [2] 8. Дифракция Фраунгофера. (2 ч). Дифракция в параллельных лучах на одной щели, двух щелях. Дифракционная решетка. Одномерные и двумерные дифракционные решетки. [1] 9. Дифракция на одномерных и двумерных решетках.(2 ч) Одномерные и двумерные дифракционные решетки. Зависимость дифракционной картины от параметров решетки и плотности щелей. Голография и ее применение. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Применение дифракции рентгеновских лучей для определения структуры кристаллов [1,2,10] | Лабораторная работа 19.Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки. (4 ч) Лабораторная работа 20. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме "Дифракция света. Зоны Френеля" (2 ч) [4: 39-15, 39-14; 3: 16.28, 16.21.] Лабораторная работа 21. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка» (2 ч) [3: 16.34; 4: 39-22; 12: 25.12] | Семинарское занятие 10. Семинар 9. Дифракция света(2 ч) 1. Метод зон Френеля. Дифракция на щели, на круглом отверстии, диске. 2. Дифракция Фраунгофера в параллельных лучах. 3. Дифракционная решетка, зависимость картины дифракции от постоянной решетки. 4. Дифракция рентгеновских лучей. Уравнение Вульфа-Брэгга. Система уравнений Лауэ для дифракции на трехмерной решетке 5. Самостоятельная работа. [1,2,10]. Семинарское занятие 11. Семинар 10. Физические основы голографии.(2 ч). 1. История изобретения. Основные принципы голографии. 2. Получение и воспроизведение голографического изображения. 3. Голография Денисюка и ее преимущества перед другими. 4.Применение голографии. [1,2,10, 15, 17] Семинарское занятие 12. Семинар 11. Разрешающая способность оптических приборов (2 ч) 1. Разрешающая способность. Критерий Рэлея 2. Разрешающая способность дифракционной решетки 3. Самостоятельная работа по выводу формул волновой оптики [1,2,10]. Семинарское занятие 13. (2 ч) Итоговый теоретический контроль по модулям 4,5 (контрольная работа № 2) | |
| Вариативная часть | |||
| · Выполнение заданий к лекциям (1 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 5 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (3 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 9, 10, 11 (6 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (2 ч) · Подготовка к контрольной работе №2 (2 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; проверка индивидуального задания №5; Итоговый: проверка теоретических знаний по темам «Дифракция света», «Разрешающая способность», проверка конспектов к семинарам 9,10, 11; проверка самостоятельных работ, проверка контрольной работы №2. | |||
| Модуль 6. Поляризация света | |||
| Цель изучения: в результате учебной деятельности студент должензнатьосновные положения волновой теории света, понятие поляризации и ее объяснение, способы ее осуществления, использование поляризации на практике, использование поляризационных приборов (ОК-4, СК-1); принципы графического моделирования для решения задач по поляризации (СК-1);уметьиспользовать математический аппарат для вывода основных законов, описывающих явление поляризации света (ОК-4, СК-1); сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением; решать задачи практической направленности (СК-2); владетьматематическимиметодами для решения задач по волновой оптике (СК-1); владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения взаимодействия света с веществом, принципа действия поляризационных приборов, навыкамиорганизации и постановки лабораторного физического эксперимента, способами представления результатов физического эксперимента (СК-4). | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 10. Поляризация света.(2 ч) Естественное, частично-поляризованное и полностью поляризованное излучение. Поляризация света при отражении и преломлении. Формулы Френеля и закон Брюстера Закон Малюса. [1,2] 11. Двойное лучепреломление.(2 ч) Двойное лучепреломление, дихроизм анизотропных кристаллов и качественное объяснение этих явлений. Поляроиды и их применение. Явление Брюстера. [1, 2, 10] | Лабораторная работа 22. Проверка законов Малюса и Брюстера (4 ч) Лабораторная работа 23. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме «Поляризация света». (2 ч) [12: 28.2; 28.7; 28.8] Лабораторная работа 24. Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме "Построение волновых поверхностей в анизотропных кристаллах". (2 ч) [12: 28.14, 28.16, 18: 5.189, 5.190] Лабораторная работа 25.Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами. (4 ч) | Семинарское занятие 14. Семинар 12. Поляризация света(2 ч) 1. Естественный и поляризованный свет. 2. Плоскополяризованный свет. Закон Малюса. 3. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Стопа Столетова. 4. Прохождение света через анизотропную среду. Приборы двойного лучепреломления. Призма Николя. 5. Самостоятельная работа. Семинарское занятие 15 Семинар 13. Поляризация света(продолжение, 4 ч) 6. Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами. 7. Интерференция поляризованных лучей в параллельных и сходящихся лучах. 8. . Эллиптически поляризованный свет. Вращение плоскости поляризации. Коноскопический метод. 9. Поляризация света при деформации вещества, в электрическом и магнитном полях 10. Применение поляризованных лучей: метод фотоупругости, эффекты Керра и Фарадея, вращение плоскости поляризации лучей кристаллами кварца и определение концентрации сахарного раствора. [1-3] Семинарское занятие 16. (2 ч)Итоговый теоретический контроль по модулю 6 (проверочная работа № 3) | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (1 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 6 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (2 ч) · Подготовка конспектов к семинарам 12,13 (5 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (2 ч) · Подготовка к контрольной работе №3 (2 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; проверка индивидуального задания №6; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Поляризация света", проверка конспектов к семинарам 12, 13; проверка самостоятельных работ, проверка контрольной работы №3. | |||
| Модуль 7. Оптические свойства сред. Релятивистские эффекты в оптике | |||
| Цель изучения:в результате учебной деятельности студент должензнатьосновные положения волновой теории света, понятия дисперсия, поглощение и рассеяние света, их проявление в природе и использование на практике (ОК-4, СК-1); уметьобъяснять явления, основанные на взаимодействии света с веществом, релятивистских эффектах и нелинейной оптике, (ОК-4, СК-1); сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением; владеть навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения взаимодействия света с веществом. | |||
| Аудиторная работа | |||
| План лекций | План лабораторных работ | План семинарских занятий | |
| 12,13. Взаимодействие излучения с веществом.(4 ч) Дисперсия, поглощение и рассеяние света. Элементарная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Закон Бугера-Ламберта-Бэра. [2] Использование резонансного поглощения электромагнитных излучений веществом для научных исследований. Рассеяние Тиндаля и Релея. (4 ч) [1, 2, 10] | Лабораторная работа 26.Изучение поглощения света веществом (4 ч) Лабораторная работа 27.Дисперсия света (4 ч) Лабораторная работа 28.Рассмотрение теоретических основ лабораторных работ по теме "Дисперсия света. Эффект Доплера". (4 ч) [1, 2, 10] | Семинарское занятие 17. Семинар 14. Взаимодействие света с веществом.(2 ч) 1. Дисперсия и поглощение света средой. Электронная теория дисперсии. 2. Молекулярное рассеяние света. Теория Релея. 3. Эффект Доплера в оптике. 4. Эффект Вавилова–Черенкова как пример движения тел со скоростью выше фазовой скорости света в среде 5. Самостоятельная работа. [1, 2, 10]. Семинарское занятие 18. Итоговый теоретический контроль по разделу "Оптика" (компьютерное тестирование) (2 ч) | |
| Внеаудиторная работа | |||
| Инвариантная часть | Вариативная часть | ||
| · Выполнение заданий к лекциям (1 ч) · Выполнение индивидуального домашнего задания № 6 (4 ч) · Подготовка к допуску и защите лабораторных работ (2 ч) · Подготовка конспекта к семинару 14 (5 ч) · Повторение теоретического материала к расчетным лабораторным работам (2 ч) · Подготовка к контрольной работе №3 (2 ч) | · Решение дополнительных задач в ИДЗ · Подготовка выступления по вопросам семинара · Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада | ||
| Контроль | |||
| Текущий: проверка заданий к лекциям; проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; Итоговый: проверка теоретических знаний по теме "Дисперсия света", проверка конспекта к семинару 14; проверка самостоятельных работ, проверка знаний терминологического минимума; компьютерное тестирование. | |||
Методические материалы
Таблица 7
7.1. Оценочные средства контроля формируемых компетенций
| Конкретизированные цели освоения дисциплины (знать, уметь, владеть), обеспечивающие формирование компетенции | Оценочные средства контроля формирования компетенции |
| ОК-4 Способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования | |
| Знать: основные научные факты, понятия, законы, теории в рамках полевой картины мира, как части естественнонаучной картины мира, место раздела "Оптика" в курсе физики. Уметь: устанавливать преемственные связи между дисциплинами естественнонаучного цикла; планировать и выполнять учебное экспериментальное и теоретическое исследование оптических явлений; использовать математический аппарат при решении задач, выводе следствий законов и теорий по геометрической и волновой оптике. Владеть: методологией и методами простейшего физического эксперимента. | Текущий контроль: · проверка выполнения заданий к лекциям, конспектов к семинарам; · проверка выполнения индивидуального домашнего задания, самостоятельных работ, контрольных работ; · проверка знаний терминологического минимума; компьютерное тестирование; · проверка готовности к допуску и защите лабораторных работ. Рубежная аттестация: зачет, экзамен |
| СК-1 готов использовать в профессиональной деятельности концептуальные и теоретические основы физики и математики, осознает место физики и математики в общей системе наук и ценностей, знает историю их развития и современное состояние | |
| Знать:концептуальные и теоретические основы оптики; историю развития и становления волновой и корпускулярной теорий оптических явлений, вклад выдающихся отечественных и зарубежных ученых в развитие учения о свете; принципы построения математических моделей для решения задач по геометрической и волновой оптике. Уметь: сопоставлять математическую формулировку закона с реальным физическим явлением; приобретать новые знания по оптике; решать задачи практической направленности, в т.ч. используя персональный компьютер; объяснять устройство и принцип действия физико-технических, бытовых и учебных приборов и установок; Владеть: методологией и методами простейшего эксперимента оптики, принципами работы с оптическими приборами; навыками грамотного использования физического научного языка для описания волновых явлений | Текущий контроль: · проверка выполнения заданий к лекциям, самостоятельных работ по темам семинаров; · оценивание выступлений по вопросам семинара, поиска дополнительной информации по теме модуля; · устный опрос Рубежная аттестация: экзамен |
| СК-2 готов использовать систему знаний о фундаментальных физических законах и теориях для объяснения физической сущности свойств материальных объектов, явлений и процессов в природе и технике | |
| Знать границы применимости законов геометрической оптики; практическую направленность использования физических моделей, ограниченность и приближенность их использования для решения практических задач по геометрической и волновой оптике; устройство и принцип действия оптических приборов Уметь: использовать рациональные методы решения задач; анализировать достоверность информации об оптических явлениях из различных источников. Владеть:навыками грамотного использования физического научного языка для объяснения оптических явлений; навыками представления законов оптики в аналитической, математической, графической, схематической, образно-алгоритмической формах. | Текущий контроль: · проверка выполнения индивидуальных домашних заданий; · проверка готовности к допуску и защите лабораторных работ; · проверка знаний теоретического материала к расчетным лабораторным работам. Рубежная аттестация: зачет |
| СК-4 готов к организации и постановке физического эксперимента (лабораторного, демонстрационного, компьютерного) | |
| Знать:значение физических моделей при описании явлений и законов оптики, ограниченность и приближенность их использования; устройство и принцип действия лабораторных и демонстрационных установок по оптике, использование основных законов в физико-технических, бытовых и учебно-физических оптических приборах и установках; Уметь:планировать и осуществлять эксперимент по оптике, оценивать результаты эксперимента, готовить отчетные материалы о проведенной работе; анализировать информацию о принципе действия различных оптических приборов из различных источников с разных точек зрения, структурировать, оценивать, представлять в доступном для других виде; Владеть:методологией и методами физического эксперимента на примере оптики; навыками представления результатов эксперимента различными способами (вербальный, знаковый, аналитический, математический, графический, схематический). | Текущий контроль: · проверка выполнения лабораторных работ, их защиты; · проверка знаний теоретического материала к расчетным лабораторным работам Рубежная аттестация: зачет |
7.2. Терминологический минимум
Введение. Фотометрия
Оптика, геометрическая оптика, параксиальная оптика, волновая оптика, точечный источник света, протяженный источник света, световой поток, функция видности, сила света, освещенность, светимость, яркость, телесный угол.
Геометрическая оптика
Преломление и отражение света, показатель преломления, полное внутреннее отражение, оптическая длина пути, оптическая система, главная оптическая ось, побочная оптическая ось, фокус, фокусное расстояние, фокальная плоскость, действительное изображение, мнимое изображение, тонкая и толстая линзы, аберрация.
Оптические системы
Кардинальные точки и плоскости (главные, фокальные и узловые), линейное и угловое увеличение, оптическая сила, стигматизм, астигматизм, поле зрения, диафрагма, объектив, окуляр, лупа, микроскоп, телескоп, глаз, дефекты зрения, разрешающая способность, апертура, числовая апертура, рефрактор, рефлектор, иммерсионная жидкость.
Интерференция света
Интерференция света, бисистемы, разность хода, условия максимума и минимума, пространственная и временная когерентность, полосы равной толщины, полосы равного наклона, кольца Ньютона, многолучевая интерференция, интерферометр.
Дифракция света
Дифракция, зона Френеля, зонная пластинка, дифракция Френеля и Фраунгофера, дифракционная решетка, постоянная решетки, голография, голографическая интерферометрия, дифракция рентгеновских лучей.
Поляризация света
Анизотропия сред, плоскость поляризации, оптическая ось кристалла, поляризация света, поляризатор, анализатор, призма Николя, пластинки полуволновая и четвертьволновая, ячейка Керра и Поккельса, оптически активная среда, угол Брюстера, двойное лучепреломление, дихроизм.
|
Просмотров 578 |
|
|
