Закреплена за кафедрой | Кафедра общей и экспериментальной физики |
---|---|
Направление подготовки | 03.03.02. Физика |
Форма обучения | Очная |
Общая трудоемкость | 4 ЗЕТ |
Учебный план | 03_03_02_Ф-1-2019 |
|
|
Распределение часов по семестрам
Курс (семестр) | 3 (6) | Итого | ||
---|---|---|---|---|
Недель | 19,5 | |||
Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
Лекции | 22 | 22 | 22 | 22 |
Лабораторные | 40 | 40 | 40 | 40 |
Сам. работа | 55 | 55 | 55 | 55 |
Часы на контроль | 27 | 27 | 27 | 27 |
Итого | 144 | 144 | 144 | 144 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики
Протокол от 21.06.2019 г. № 13
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., проф.Плотников Владимир Александрович
1.1. | формирование у студентов профессиональных научно-исследовательских навыков по использованию метода ядерного магнитного резонанса для установления строения и идентификации соединений; формировании у студентов понимания принципиальных основ, практических возможностей и ограничений физических методов исследования спектроскопии; знакомство с аппаратурным оснащением и условиями проведения эксперимента, привития навыков интерпретации и грамотной оценки экспериментальных данных, в том числе публикуемых в научной литературе. |
---|
Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02 |
ПК-1 | способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин |
ПК-2 | способностью проводить научные исследования в избранной области экспериментальных и (или) теоретических физических исследований с помощью современной приборной базы (в том числе сложного физического оборудования) и информационных технологий с учетом отечественного и зарубежного опыта |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
3.1. | Знать: |
---|---|
3.1.1. | теоретические основы методов ИК, КР–спектроскопия, ЯМР, ЭПР, масс-спектрометрии,Мессбауэровской спектроскопии и др.; устройство и схемы современных приборов для всех выше перечисленных методов; |
3.2. | Уметь: |
3.2.1. | выбрать необходимый метод для анализа объектов различной природы; |
3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
3.3.1. | по использованию современного физического оборудования для соответствующего метода; |
Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
---|---|---|---|---|---|---|
Раздел 1. Введение | ||||||
1.1. | Методы масс-спектрометрии | Лекции | 6 | 1 | ПК-1, ПК-2 | Л2.2, Л2.6, Л1.4, Л1.6, Л2.3 |
1.2. | Спектроскопические методы исследования | Лекции | 6 | 2 | ПК-1, ПК-2 | Л1.2, Л2.2, Л2.6, Л1.4, Л1.6, Л2.3 |
1.3. | Изучение характеристик фотоприемников на примере работы следующих устройств: фотоэлектронный умножитель, фотодиод, фоторезистор | Лабораторные | 6 | 4 | ПК-1, ПК-2 | Л1.2, Л2.1, Л2.6, Л1.6, Л2.3 |
1.4. | Измерение относительных интенсивностей спектральных линий. Изучение закономерностей в распределении интенсивностей спектральных линий щелочных металлов на примере натриевой лампы | Лабораторные | 6 | 4 | ПК-1, ПК-2 | Л1.2, Л2.1, Л2.6, Л1.6, Л2.3 |
1.5. | Изучение спектров поглощения и люминесценции. Методы измерения спектроскопических параметров. Измерение спектральных характеристик рубина | Лабораторные | 6 | 4 | ПК-1, ПК-2 | Л1.2, Л2.1, Л2.6, Л1.6, Л2.3 |
1.6. | Методы исследования коэффициентов поглощения, пропускания и отражения прозрачных веществ в оптической области. Определение характеристик электронных полос поглощения и электронных состояний сложных молекул на примере раствора родамина | Лабораторные | 6 | 4 | ПК-1, ПК-2 | Л1.2, Л2.1, Л2.6, Л1.6, Л2.3 |
1.7. | Спектральный анализ | Сам. работа | 6 | 10 | ПК-1, ПК-2 | Л2.2, Л2.6, Л1.4, Л1.6, Л2.3 |
Раздел 2. Резонансные методы | ||||||
2.1. | Общие представления о ядерном и электронном магнитном резонансе. Уравнение Блоха. Времена продольной и поперечной релаксации. Вращающаяся система координат. Форма линии и молекулярное движение. | Лекции | 6 | 2 | ПК-1, ПК-2 | Л2.5, Л1.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5, Л2.4 |
2.2. | Общие представления о ядерном и электронном магнитном резонансе. Уравнение Блоха. Времена продольной и поперечной релаксации. | Лабораторные | 6 | 4 | ПК-1, ПК-2 | Л2.5, Л1.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5, Л2.4 |
2.3. | Общие представления о ядерном и электронном магнитном резонансе | Сам. работа | 6 | 5 | ПК-1, ПК-2 | Л2.5, Л1.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5, Л2.4 |
Раздел 3. ЯМР-спектроскопия | ||||||
3.1. | Основы теории ЯМР. ЯМР-спектроскопия высокого разрешения Ядерная магнитная релаксационная спектроскопия Импульсная ЯМР-Фурье спектроскопия. Спектральный анализ и преобразование Фурье. Измерение времени продольной и поперечной релаксации. Спектры ЯМР и их интерпретация. Химический сдвиг. Мультиплетная структура фрагментов спектра. Эффекты "динамического сужения". Интегральная интенсивность линий в спектре ЯМР. Эффект Оверхаузера. Спин декаплинг. Перенос намагниченности. Двумерная ЯМР спектроскопия. ЯМР спектроскопия твердого тела. Анизотропия химического сдвига. Форма линии поликристаллических образцов. Вращение под магическим углом. Крос-поляризация. Аппаратура для ЯМР-исследований. Спектрометры ЯМР и их характеристики. Подготовка образцов к измерениям | Лекции | 6 | 11 | ПК-1, ПК-2 | Л2.5, Л1.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5, Л2.4 |
3.2. | ЯМР-практикум | Лабораторные | 6 | 10 | Л2.5, Л1.1, Л1.3, Л2.2, Л1.4, Л1.5, Л2.4 | |
3.3. | ЯМР-спектроскопия | Сам. работа | 6 | 30 | ПК-1, ПК-2 | Л2.5, Л1.1, Л1.3, Л2.2, Л1.4, Л2.4 |
Раздел 4. Электронный парамагнитный резонанс ЭПР-спектроскопия | ||||||
4.1. | Парамагнетизм. Парамагнитные частицы в постоянном внешнем магнитном поле. Парамагнитные частицы в постоянном внешнем магнитном и переменном электромагнитном полях. Процессы релаксации. Форма и ширина спектра ЭПР. Сверхтонкая структура спектров ЭПР. ЭПР спектроскопия. Спин-гамильтониан. Общие принципы устройства и работы ЭПР-спектрометра Интерпретация спектров ЭПР поликристаллических образцов. Применение ЭПР спектроскопии для исследования строения комплексов переходных металлов. | Лекции | 6 | 6 | ПК-1, ПК-2 | Л2.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5 |
4.2. | Электронный парамагнитный резонанс ЭПР-спектроскопия | Лабораторные | 6 | 10 | ПК-1, ПК-2 | Л1.3, Л2.1, Л2.2, Л1.4 |
4.3. | Электронный парамагнитный резонанс ЭПР-спектроскопия | Сам. работа | 6 | 10 | ПК-1, ПК-2 | Л1.3, Л2.1, Л2.2, Л1.4, Л1.5 |
5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
Приложение |
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
Приложение |
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
Приложение |
6.1. Рекомендуемая литература | ||||
6.1.1. Основная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л1.1 | Евстигнеев М.П., Лантушенко А.О., Костюков В.В. и др. | Основы ядерного магнитного резонанса {Электронный ресурс]: учебное пособие | М.: Вузовский учебник, НИЦ ИНФРА-М, 2015 | znanium.com |
Л1.2 | А. И. Ефимова, В. Б. Зайцев, Н. Ю. Болдырев, П. К. Кашкаров | Оптика: инфракрасная фурье-спектрометрия [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов | М. : Издательство Юрайт, 2018 | www.biblio-online.ru/book/AF0E61A2-2924-4957-B8B4-8EB03A33E56E. |
Л1.3 | С.Б. Хребтова, А.Т. Телешев, Н.Г. Ярышев | Физические методы исследования вещества [Электронный ресурс]: задания для самостоятельной работы студентов | Москва : МПГУ, 2015 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=472856 |
Л1.4 | А.М. Абатурова, Д.В. Багров, А.А. Байжуманов и др. ; под ред. А.Б. Рубина | Нанобиотехнологии [Электронный ресурс]: практикум | Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=216556 |
Л1.5 | А.Ш. Агишев, И.П. Шишкина, М.А. Агишева | Основы квантовой механики и ЯМР-спектроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие | Казань : Издательство КНИТУ, 2013 | biblioclub.ru |
Л1.6 | Е.И. Марукович, А.Г. Непокойчицкий | Эмиссионный спектральный анализ [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие | Минск : Белорусская наука, 2013 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=230973 |
6.1.2. Дополнительная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л2.1 | Д.В. Фомин | Экспериментальные методы физики твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие | Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2014 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=259074 |
Л2.2 | К. Уилсон, Д. Уолкер ; под ред. А.В. Левашова, В.И. Тишкова ; пер. Т.П. Мосолова, Е.Ю. Бозелек-Решетняк | Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии [Электронный ресурс]: учебник (учебное пособие) для вузов | Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015 | biblioclub.ru |
Л2.3 | О.Н. Каныгина, А.Г. Четверикова, В.Л. Бердинский | Физические методы исследования веществ [Электронный ресурс]: учебник (учебное пособие) для вузов | Оренбург : ОГУ, 2014 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=330539 |
Л2.4 | Сергеев Н. А. Рябушкин Д. С. | Основы квантовой теории ядерного магнитного резонанса [Электронный ресурс]: монография | М. : Логос, 2013 | znanium.com |
Л2.5 | Бельская Н.П., Ельцов О.С. | Ядерный магнитный резонанс. Теория и практика. В 3 ч. Ч. 2: [Электронный ресурс]: Учебное пособие | М.:Флинта,, 2018 | biblioclub.ru |
Л2.6 | В.С. Маряхина, Е.А. Кунавина, Е.А. Строганова | Теоретические основы методов спектрального анализа [Электронный ресурс]: учебное пособие | Оренбург : ОГУ, 2016 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=469353 |
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
Название | Эл. адрес | |||
Э1 | http://znanium.com | |||
Э2 | http://e.lanbook.com | |||
Э3 | http://researchpark.spbu.ru/itkn-metods-rus-2/1123-cmr-epr-rus | |||
Э4 | http://www.abc.chemistry.bsu.by/structure/6-nmr.htm | |||
Э5 | http://www.biblioclub.ru | |||
Э6 | http://www.e-library.ru | |||
Э7 | http://www.iprbookshop.ru | |||
Э8 | http://www.khimia.ru/database.html | |||
Э9 | http://www.nmrdb.org/simulator | |||
6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
Microsoft Excel (Microsoft), 2007 г. OriginLab Origin Pro 8.0 (OriginLab), 2008 г. MatLAB 7 (MathWorks), 2010 г. MathCAD 14/15 (Parametric Technology Corporation), 2007/2009 гг. Mathematica 4.0 (Wolfram Research, Inc www.wolfram.com.), 2009 г. Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader | ||||
6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
http://e.lanbook.com. - Электронная библиотечная система «Лань». Электронная библиотека издательства «Лань» – ресурс, включающий в себя как электронные версии книг издательства «Лань», так и коллекции полнотекстовых файлов других российских издательств. После регистрации с компьютера университета – доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; http://www.biblioclub.ru. - «Университетская библиотека ONLINE». Электронно-библиотечная система. Книги, конспекты лекций, энциклопедии и словари, учебники по различным областям научных знаний, материалы по экспресс-подготовке к экзаменам. После регистрации с компьютера университета – доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; http://window.edu.ru. - Информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам». Информационная система предоставляет свободный доступ к каталогу образовательных интернет-ресурсов и полнотекстовой электронной учебно-методической библиотеке для общего и профессионального образования. Доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; https://biblio-online.ru - ЭБС Юрайт; https://link.springer.com/search?facet-content-type="ReferenceWork"Электронные справочники и энциклопедии издательства Springer по естественным наукам; https://ibooks.ru - Электронная-библиотечная система (ЭБС)(Айбукс-ру); http://Znanium.com - Электронная библиотечная система; http://experiment.edu.ru - Естественно-научные эксперименты — Физика: Коллекция Российского общеобразовательного портала; http://www.window.edu.ru http://www.science-education.ru http://www.fcior.edu.ru http://www.unmc.su |
Аудитория | Назначение | Оборудование |
---|---|---|
Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
214К | лаборатория медицинской физики - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 10 посадочных мест; доска маркерная 1 шт.; учебные наглядные пособия; анализатор биохимический CardioChek PA портативный; велоэргометр DH-8918 P; высоковольтный стабилизированный выпрямитель ТВ-2; датчик давления газа Gas Pressure Sensor GPS-BTA; датчик концентрации нитрат-ионов NO3-BTA Nitrate Ion-Selektive Elektrode; датчик содержания CO2/CO2 Gas sensor/CO2-BTA; датчик частоты дыхательных движений Respiration Monitor Belt /RMB-BTA; интерактивная доска Legamaster e-Board Touch 77 c проектором Epson EB-470; ионизатор воздуха – 2 ед.; колориметр датчик оптической плотности COL-BTA Colorimeter; комплекс магнитокоррекции Мультимаг; компьютер Celeron 2533MHz/ 17" LCD Samsung 740N; компьютер НЭТА /LCD 19" Samsung 943B (2,93Ghz/2*1024Mb/500Gb/DVD-RW/KM); лазер ЛГИ-201; лазер ЛГН-703; люксметр LS-BTA датчик освещенности Light Sensor; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД – 2 ед.; персональный компьютер с LCD монитором 19"; пневмотахометр Эльф-5-02; принтер лазерный Hewlett-Packard P1102w; пульсометр датчик частоты сердечных сокращений Exercise Heart Rate Monitor EHR-B; самописец "Эндим"; система сбора данных AFS в комплекте с кабелем – 2 ед.; скамья оптическая; спектрофотометр Vernier SpectroVis Plus SVIS-RL+ световод SVIS-FIBER; спироанализатор СПМ-01 "РД"; спирометр SPR-BTA датчик жизненной емкости легких Spirometer; тонометр BPS-BTA датчик артериального давления Blood Pressure Sensor; устройство для измерения и обработки данных УИОД LabQuest в комплекте – 3 ед.; ФМБ - 9К Установка учебная " Изучение принципов работы электроэнцефалографа"; ФМБ-8 Установка учебная лабораторная "Измерение импеданса. Определение импеданса |
315К | лаборатория спектрального анализа - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; генератор сигналов низкочастотный Г3-112; двухкоординатный самописец ЭНДИМ 62201; измеритель ОСИСМ; комплект КСВУ-23 (МДР-23); модулятор МЛ-102; монохроматор МУМ; монохроматор МУМ-2; монохроматор МУМ-2; осциллограф ЕО - 213; осциллограф ЕО-213; осциллограф ЕО-213; прибор ИЛД-2; самописец "Эндим"; самописец "Эндим"; самописец 02060; фотометр отражения ФО-1 УХЛ-4-2; экспозиметр коротких импульсов ЭКН (ЭКИ); бак эм.; блок питания Б5-44а; весы торсионные ВТ-500; Вольтметр В7-16; Генератор Г5-54; Источник высокочастотный TV-2; Источник питания "Агат"; Источник питания Статрон 3221; Лаб.стабилиз.источник питания ТЕС-18 НТР; Лаб.Энергетические временные и пространс; Лампа настольная; Микроскоп МБС-10; Микрофотометр ИФО-451; Монохроматор СДМС; Монохроматор УМ-2; Осциллограф ЕО-211; Осциллограф С1-48Б; Спектрофотометр СФ - 18; Стабилизатор 3217; Усилитель VL-103; Усилитель VL-103; Усилитель VL-103; Усилитель У5-9; Фотометр ФМП-02; Фотометр ФОУ-1; Учебные наглядные пособия: "Лабораторный практикум по оптике и лазерной физике в медицине"; "Оптика и лазерная физика в медицине. Оптические квантовые генераторы. Медицинские лазерные системы". |
001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов физики для широкого спектра задач в области спектроскопии. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «ЯМР и ЭПР Спектроскопия» необходимо: построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; усвоить содержание ключевых понятий; работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам. Для эффективного изучения практической части дисциплины «ЯМР и ЭПР Спектроскопия» рекомендуется: систематически выполнять подготовку к занятиям по предложенным преподавателем темам и методическим указаниям; своевременно выполнять практические задания; своевременно и систематически защищать результаты своих индивидуальных заданий. В течение семестра студенты выполняют: домашние задания, выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на занятиях (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли); промежуточные задания, во время занятий (в форме дискуссий, дебатов) для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике спектральных исследований; построение "дерева решений" для проведения наиболее эффективного анализа методик эксперимента спектральных исследований; обсуждают практические задания занятий методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других. |