Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

________________ И.В. Семченко

(подпись)

____________________

(дата утверждения)

Регистрационный № УД-____________/р.

ОПТИКА

Учебная программа для специальности

1 – 31 04 03 Физическая электроника

Факультет физический

Кафедра оптики

Курс (курсы) 2

Семестр (семестры) 4

Лекции 68 часов Экзамен 4

Практические (семинарские)

занятия 34 часа Зачет

Лабораторные

занятия - часа Курсовой проект (работа) -

Всего аудиторных

часов по дисциплине 102 часов

Всего часов Форма получения

по дисциплине 196 часов высшего образования дневная

Составила: А.Н. Годлевская, к.ф.-м.н., доцент

2010

Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Оптика» для специальности 1- 31 04- 03 «Физическая электроника», утвержденной УМО вузов Республики Беларусь по естественнонаучному образованию 12.05.2010 г. Регистрационный номер ТД–G.275/тип.

Рассмотрена и рекомендована к утверждению в качестве рабочего варианта на заседании кафедры оптики

___ __________ 20 _ г., протокол № __

Заведующий кафедрой

доцент ____________ Н.А. Алешкевич

Одобрена и рекомендована к утверждению методическим советом физического факультета

___ __________ 20 _ г., протокол № __

Председатель

доцент ____________ Е.А. Дей

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Оптика – раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. По традиции оптику принято разделять на геометрическую, физическую и физиологическую.

Геометрическая оптика – раздел оптики, в котором изучаются законы распространения оптического излучения на основе представлений о световых лучах. Геометрическая оптика позволяет создать упрощенную, но в большинстве случаев достаточно точную теорию оптических систем. В рамках этой теории объясняется образование изображений, существует возможность вычисления аберраций оптических систем и разрабатывать методы их исправления, выводить энергетические соотношения для световых пучков, проходящих через оптические системы, оценивать качество изображения, изучить методы расчета хода лучей через оптическую систему и познакомиться с конструированием оптических систем.

По существу, не рассматривает физическую природу света и фотометрия. Ряд задач фотометрии решается с учетом закономерностей восприятия света человеческим глазом. Изучением этих закономерностей занимается физиологическая оптика, смыкающаяся с биофизикой и психологией и исследующая механизмы зрения.

В физической оптике рассматриваются проблемы, связанные с природой света и световых явлений. В зависимости от условий, в которых реализуется изучение распространения излучения в среде и его взаимодействие с объектами, проявляются волновые или корпускулярные свойства излучения. Совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света (интерференция, дифракция, поляризация и др.), изучается в крупном разделе физической оптики, называемом волновой оптикой. Ее математическим основанием служат общие уравнения классической электродинамики – уравнения Максвелла. Свойства среды при этом характеризуются макроскопическими материальными константами – значениями диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости , входящими в уравнения Максвелла в виде коэффициентов. Эти величины однозначно определяют показатель преломления n среды: .

Феноменологическая волновая оптика, не рассматривая связь величин и , обычно известных из опыта, со структурой вещества, позволяет объяснить все эмпирические законы геометрической оптики и установить границы ее применимости.

Хорошо описывая распространение света в материальных средах, волновая оптика не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения.

Явления, в которых при взаимодействии света и вещества проявляются квантовые свойства элементарных систем, изучаются в квантовой оптике методами, развитыми в квантовой механике и квантовой электродинамике.

Двойственность природы света (наличие у него одновременно характерных черт, присущих волнам и частицам) является частным проявлением корпускулярно-волнового дуализма.

Открытие квантовых явлений в радиодиапазоне во многом стерло резкую границу между радиофизикой и оптикой. Сначала в радиофизике, а затем и в физической оптике сформировалось новое направление, связанное с генерированием вынужденного излучения и созданием квантовых усилителей и квантовых генераторов излучения (мазеров и лазеров). Развитие лазерной техники привело к новому подходу при создании оптических элементов и систем и, в частности, потребовало разработки новых оптических материалов, пропускающих без их повреждения интенсивные световые потоки (силовая оптика).

Все разделы оптики имеют многочисленные практические применения.

Предметом курса «Оптика» является изучение основных понятий и законов фотометрии, сути, условий наблюдения и закономерностей фундаментальных явлений волновой, геометрической, квантовой оптики, механизма реализации и теоретического объяснения этих явлений в рамках существующих физических моделей, знакомство с областями практического применения оптических явлений и законов оптики.

В ходе изучения оптики как части курса общей физики должен учитываться экспе­риментальный характер изучаемого курса, т.е. то, что законы физики базируются на фактах, установленных опытным путем, и формулируют­ся в виде количественных соотношений между физическими величинами. Изучение курса «Оптика» является необходимым условием овладения со­вокупностью физических законов, принципов, концепций, теорий, на основе которых формируется научная картина мира.

Программа курса «Оптика» составлена в соответствии с требова­ниями образовательного стандарта Республики Беларусь ОСРБ 1-31 04 03 – 2007 и типового учебного плана по специальности 1-31 04 03 «Физическая электроника» на основе типовой учебной программы «Оптика» для специальности 1- 31 04 03 «Физическая электроника». В соответствии с указанными документами курс «Оптика» изучается в четвертом семестре. К этому времени студентами должна быть получена необходимая математическая подготовка.

В соответствии с учебным планом специальности 1-31 04 03 Физическая электроника предусматривается изучение оптики после изучения предшествующих ей в традиционной последовательности изу­чения разделов курса общей физики − механики; молекулярной физики и термодинамики; электричества и магнетизма. Изучение оптики предшествует изучению квантовой физики, физики атома и атомного ядра.

Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с теорией основных оптических явлений, методами их наблюдения и экспериментального исследования; с методами обработки и анализа результатов эксперимента; с основными оптическими приборами; с простейшими методами использования ЭВМ для обработки результатов экспериментов; развитие у студентов любознательности и интереса к изучению дисциплины.

Основная задача преподавания дисциплины – подготовить студентов к постановке и проведению теоретических и экспериментальных оптических исследований.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать:

• законы и математические модели оптики;

• физические явления, связанные с распространением и взаимодействием оптического излучения; методы их наблюдения и исследования;

• физические принципы работы простейших оптических приборов;

• методы оптических измерений и исследований:

уметь:

• теоретически и экспериментально исследовать оптические явления;

• анализировать и разрабатывать способы их применения.

Дисциплина является основной для изучения таких курсов как «Квантовая радиофизика» и «Теория волновых процессов».

Общее количество часов – 196; аудиторное количество часов – 102, из них: лекции – 54, лабораторные занятия – 0; практические занятия – 34, контролируемая самостоятельная работа – 14 часов.

Форма отчётности —экзамен.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА