Spektroskopia optyczna i fotonika
Transkrypt
Spektroskopia optyczna i fotonika
KARTA KURSU DLA STUDIÓW DOKTORANCKICH- FIZYKA Nazwa Spektroskopia optyczna i fotonika Nazwa w j. ang. Optical Spectroscopy and Photonics Kod Punktacja ECTS Koordynator Dr hab. B. Pokrzywka, Prof. UP Zespół dydaktyczny Dr hab. B. Pokrzywka, Prof. UP 2 Opis kursu (cele kształcenia) Celem wykładu jest zaznajomienie doktoranta z zagadnieniami spektroskopii klasycznej i laserowej. Ponadto doktorantowi zostanie przekazana wiedza na temat fizyki laserów i elementów optyki nieliniowej. Wykład ma charakter zaawansowanego wstępu/wprowadzenia do omawianej dziedziny na poziomie umożliwiającym samodzielne studiowanie wybranych problemów z tego obszaru. Efekty kształcenia Efekt kształcenia dla kursu Doktorant: DKW01 DKW02 DKW03 Wiedza DKW04 DKW04 DKW05 DKW06 DKW07 Odniesienie do efektów dla studiów doktoranckich zna zjawiska emisja i absorpcji w ośrodku atomowym i molekularnym, zna procesy prowadzące do formowania się kształtu linii widmowych zna podstawowe mechanizmy obsadzania i depopulacji poziomów wzbudzonych zna budowę podstawowych przyrządów spektralnych zna podstawy fizyczne działania laserów ich parametry i szczególne własności D_W01, D_W02, D_W03, D_W04, D_W05. zna zastosowania laserów w technice zna najnowsze eksperymenty fizyki laserowej D_W10, D_W02, D_W15 D_W03, D_W04, D_W05, D_W07,D_W10 D_W01, D_W02, D_W03, D_W04,D_W05 D_W01, D_W02, D_W03, D_W04, D_W05, D_W09 D_W10, D_W15, D_W17 D_W01, D_W02, D_W03, D_W04, D_W05, D_W15, D_W17 zna metody spektroskopii laserowej niskiej i D_W01, D_W02, D_W03, D_W04, D_W05, D_W07, wysokiej rozdzielczości 1 Efekt kształcenia dla kursu Doktorant: DKU01 DKU02 DKU03 DKU04 Umiejętności DKU05 DKU06 DKU07 DKU08 DKU09 DKU10 Odniesienie do efektów dla studiów doktoranckich Potrafi zbudować model zderzeniowo-radiacyjny adekwatny do obiektu badań spektroskopowych potrafi zaplanować eksperyment spektroskopii klasycznej potrafi wykonać analizę potencjalnych źródeł błędów systematycznych i zaproponować metody ich eliminacji potrafi dokonać analizy danych spektroskopowych (spektroskopii emisyjnej i absorpcyjnej) za pomocą pakietu SCILAB lub ORIGIN umie omówić kwantowe aspekty zjawisk atomowych potrafi zastosować interdyscyplinarne podejście do fizyki laserów i optyki nieliniowej potrafi wyszukać odpowiednie dane atomowe i molekularne w bazach NIST umie zanalizować rolę poszczególnych elementów układu eksperymentalnego spektroskopii laserowej potrafi przedstawić zastosowanie szczególnych własności laserów i metod spektroskopowych w technice potrafi omówić najważniejsze eksperymenty fizyki atomowej i molekularnej zwłaszcza „noblowskie” Efekt kształcenia dla kursu Doktorant: DKSK01 DKSK02 Kompetencje społeczne DKSK03 DKSK04 DKSK05 D_U01, D_U08, D_U15, D_U20 D_U01, D_U08, D_U14, D_U15 D_U01, D_U04,D_U08, D_U14, D_U15 D_U02, D_U04 D_U02, D_U15 D_U01 D_U08, D_U14, D_U15 D_U01 D_U09 D_U05 Odniesienie do efektów dla studiów doktoranckich korzysta z różnych źródeł informacji w celu podnoszenia poziomu swojej wiedzy i umiejętności ma umiejętność wykorzystania swojej wiedzy do rozwiązywania problemów w sposób twórczy rozumie znaczenia badań naukowych w zakresie fizyki atomowej i fotoniki dla rozwoju nauki i postępu technicznego wykazuje umiejętność rozumienia i stosowania w praktyce zdobytej wiedzy przedmiotowej rozumie rolę współpracy pomiędzy przemysłem a nauką w kwestii zastosowania najnowszych osiągnięć spektroskopii i laserów w praktyce przemysłowej D_K01 D_K08 D_K15 D_K12 D_K19 Organizacja Forma zajęć zajęcia w grupach Wykład (W) A Liczba godzin K L S P Z 30 2 Opis metod prowadzenia zajęć Wykład ze slajdami PPT udostępnianymi on-line, dyskusja postawionego problemu, wizyta w laboratorium spektroskopowym, Forma zaliczenia kursu Kryteria oceny Egzamin Zaliczenie z oceną Zaliczenie X Forma egzaminu: egzamin ustny. Ocenie podlega: Kompletność jakość opisu zadanego zagadnienia 5pkt Głębokość analizy i jakość kwantowego aspektu problemu 3pkt Potencjał aplikacyjny omawianego problemu i jego interdyscyplinarne aspekty 2pkt 100 – 81% - bdb, 80 – 61% - db, 60 – 50% - dst Uwagi Treści merytoryczne (wykaz tematów) Emisja i absorpcja w ośrodku atomowym i molekularnym. Podstawowe mechanizmy obsadzania i depopulacji poziomów wzbudzonych Procesy prowadzące do formowania się kształtu linii widmowych. Spektroskopia emisyjna i absorpcyjna. Model zderzeniowo-radiacyjny. Wzmocnienie i wzmacniacze światła Rezonatory optyczne i wiązki gaussowskie Akcja laserowa i dynamika generacji światła. Lasery ciągłe i impulsowe. Podstawowe ośrodki laserowe: lasery na ciele stałym, gazowe, barwnikowe i półprzewodnikowe. Metody przestrajania lasera. Elementy optyki nieliniowej: Nieliniowość drugiego rzędu ( generacja drugiej harmonicznej, dopasowanie fazowe) Nieliniowość trzeciego rzędu: (wymuszony efekt Ramana, rozpraszanie Brillouena, optyczny efekt Kerra) Procesy parametryczne trzeciego rzędu– mieszanie czterech fal i wzmacniacze parametryczne Generacja ultrakrótkich impulsów( modulacja dobroci rezonatora, synchronizacja modów, świergotanie) Absorpcyjna i fluorescencyjna spektroskopia laserowa (spektroskopia nasyceniowa, wielofotonowa, Cavity Ring Down Absorption, Laser Induced Fluorescence) Pułapka magneto-optyczna, kondensat Bosego-Einsteina, LIBS – Laser Induced Breakdown Spectroscopy Wykaz literatury podstawowej 1. S. Svanberg, "Atomic and Molecular Spectroscopy - Basic Aspects and Practical Applications", Springer 1992 2. D. Kunisz, „Fizyczne podstawy emisyjnej analizy widmowej” PWN 1973 3. W. Demtröder, "Spektroskopia laserowa" PWN 1993 4. H. R. Griem, "Plasma Spectroscopy" McGraw-Hill Book Company 1964 5. B. Ziętek, „Lasery”, Wydawnictwo Naukowe UMK 2009 (wyd 2) 6. W. C. Martin i W. L. Wiese „Atomic Spectroscopy” in: Atomic, Molecular, and Optical Physics Handbook, G.W.F. Drake, Ed., AIP Press, 1996. on line : http://www.nist.gov/pml/pubs/atspec/index.cfm Wykaz literatury uzupełniającej 1. I. I Sobelman L. A Vainstein E. A. Yukow "Excitation of Atoms and Broadening of Spectral Lines" Springer 1981 2. M. S. Feld, V. S.Letokhov "Coherent Nonlinear Optics" Springer 1980 3. Zu-Geng Wanf Hui-Rong Xia "Molecular and Laser Spectroscopy" Springer 1991 4. M. Rompe, M. Steenbeck Ed. „Progres in Plasmas and gas Electronics” Vol 1, Akademie-Verlag, 1975 5. Y.-K. Kim, K.K. Irikura, M.E. Rudd, M.A. Ali, and P.M. StoneJ. Chang, J.S. Coursey, R.A. Dragoset, A.R. Kishore, K.J. Olsen, A.M. Sansonetti, G.G. Wiersma, D.S. Zucker, and M.A. Zucker „Electron-Impact Cross Section Database: Introduction” http://www.nist.gov/pml/data/ionization/index.cfm 6. L. Allen, J.H. Eberly, K. RząŜewski “Rezonans optyczny” PWN 1981 7. Y. Zel'dovich, Y. Raizer, “Laser-Induced Discharge Phenomena”, 2nd Ed. Dover Publication, 2002. 8. D. A. Cremers, L.J. Radziemski „Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy” John Wiley & Sons, 2006. 9. A.W. Miziolek, V. Palleschi, I. Schechter, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Cambridge Univ.Press,NY 2006 3