МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Взаимодействие лазерного излучения с веществом
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-3-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 56
самостоятельная работа 61
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 6

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 3 (6) Итого
Недель 19,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 22 22 22 22
Лабораторные 34 34 34 34
Сам. работа 61 61 61 61
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Соломатин Константин Васильевич

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Рудер Давыд Давыдович

Рабочая программа дисциплины
Взаимодействие лазерного излучения с веществом

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников Владимир Александрович

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников Владимир Александрович

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью преподавания дисциплины «Взаимодействие лазерного излучения с веществом» является получение студентами основополагающих представлений о характере взаимодействия лазерного излучения с веществом, различных подходов к описанию этих процессов, уяснению основных эффектов, сопровождающих взаимодействие, а также непосредственное введение в тематику квалификационных работ. Курс должен способствовать формированию у студентов современного естественнонаучного мировоззрения, развитию научного мышления и имеет четкую практическую направленность.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

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
ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.физику взаимодействия лазерного излучения с веществом и наноструктурированными объектами, высшую математику и основы математического моделирования, и их применение для исследования и моделирования явлений и процессов взаимодействия.
3.2.Уметь:
3.2.1.формулировать и формализовывать информацию при изучении любых физических теоретических и экспериментальных задач, сформулировать, записать и решить задачу из области физики взаимодействия лазерного излучения с веществом и наноструктурированными объектами.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.физикой взаимодействия лазерного излучения с веществом и наноструктурированными объектами, высшей математикой, навыками применения знаний при изучении теоретических и экспериментальных проблем физики, навыками работы со стандартной измерительной аппаратурой и экспериментальными установками

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Излучение и вещество. Нелинейное взаимодействие
1.1. Индуцированная поляризация. Сдвиг атомных уровней Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.2. Индуцированная поляризация. Сдвиг атомных уровней Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.3. Электронные состояния сложных молекул. Характеристики электронных полос поглощения Лабораторные 6 8 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.4. Электронные состояния сложных молекул. Характеристики электронных полос поглощения Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.5. Многофотонное возбуждение. Нелинейная ионизация Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.6. Многофотонное возбуждение. Нелинейная ионизация Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.7. Рекомбинационное излучение. Особенности работы полупроводникового лазера Лабораторные 6 8 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.8. Рекомбинационное излучение. Особенности работы полупроводникового лазера Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.9. Двухуровневая система в сильном резонансном поле Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.10. Двухуровневая система в сильном резонансном поле Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.11. Селективное воздействие лазерного излучения на атомы и молекулы Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.12. Селективное воздействие лазерного излучения на атомы и молекулы Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.13. Линейный и нелинейный электрооптический эффект. Оптические затворы Лабораторные 6 8 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
1.14. Линейный и нелинейный электрооптический эффект. Оптические затворы Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 2. Высокопороговые эффекты. Пробой и образование плазмы
2.1. Обработка материалов Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.2. Обработка материалов Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.3. Воздействие высокой энергией (сварка лазерным излучением, термообработка, разрушение материалов, термораскалывание) Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.4. Воздействие высокой энергией (сварка лазерным излучением, термообработка, разрушение материалов, термораскалывание) Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.5. Оптический пробой в газах Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.6. Оптический пробой в газах Сам. работа 6 5 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.7. Образование плазмы Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.8. Образование плазмы Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.9. Получение тонки пленок методом лазерно-плазменного напыления Лабораторные 6 10 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
2.10. Получение тонки пленок методом лазерно-плазменного напыления Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
Раздел 3. Нелинейное взаимодействие лазерного излучения с тугоплавким аэрозолем
3.1. Горение аэрозольных частиц в поле мощного лазерного излучения Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.2. Горение аэрозольных частиц в поле мощного лазерного излучения Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.3. Диффузионный и газодинамический режимы испарения. Испарение дисперсных частиц в вакуум Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.4. Диффузионный и газодинамический режимы испарения. Испарение дисперсных частиц в вакуум Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.5. Распространение излучения в воспламеняющемся и испаряющемся аэрозоле. Нелинейные возмущения параметров среды Лекции 6 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2
3.6. Распространение излучения в воспламеняющемся и испаряющемся аэрозоле. Нелинейные возмущения параметров среды Сам. работа 6 4 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3, Л2.4, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1. Излучение и вещество
2. Индуцированная поляризация
3. Сдвиг атомных уровней.
4. Многофотонное возбуждение
5. Нелинейная ионизация.
6. Двухуровневая система в сильном резонансном поле
7. Селективное воздействие лазерного излучения на атомы и молекулы
8. Давление света
9. Нелинейные восприимчивости прозрачных сред
10. Обработка материалов
11. Возбуждение волн нелинейной поляризации
12. Возбуждение высших гармоник
13. Связь волн в нелинейной среде
14. Нелинейное взаимодействие лазерного излучения с тугоплавким аэрозолем
15. Оптический пробой в газах
16. Образование плазмы
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
ФЕДЕРАЛЬНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ СТАНДАРТОМ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
ПОДГОТОВКИ 03.03.02 ФИЗИКА и РУП не предусмотрены
5.3. Фонд оценочных средств
Контрольно-оценочные материалы (КОМ), позволяющие оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций, оформленные в виде модулей с заданиями для оценки освоения дисциплины "Взаимодействие лазерного излучения с веществом". Каждый оценочный материал (модуль) обеспечивает проверку освоения конкретных разделов дисциплины, формируемых этим разделом компетенций и (или) их элементов: знаний, умений.
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Вейко В.П., Либенсон М.Н., Червяков Г.Г., Яковлев Е.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика) [Электронный ресурс] : учебное пособие М.: Физматлит, 2008 https://e.lanbook.com/book/59505
Л1.2 Быков В. П. Лазерная электродинамика. Элементарные и когерентные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом [Электронный ресурс]: учебное пособие М. : Физматлит, 2006 http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN5922106651.html
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Букатый В.И., Суторихин И.А., Краснопевцев В.Н., Шайдук А.М. Воздействие лазерного излучения на твердый аэрозоль.: монография Изд-во Алт. Ун-та, 1994 г.
Л2.2 Делоне Н.Б. Нелинейная оптика [Электронный ресурс] : учебное пособие М.: Физматлит, 2003 https://e.lanbook.com/book/2134
Л2.3 Панченко В.Я., Лебедев Ф.В. Современные лазерно-информационные технологии [Электронный ресурс]: монография М.: Интерконтакт Наука, 2015 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=468792
Л2.4 Букатый В.И., Шайдук А.М. Низкопороговые нелинейно-оптические эффекты в твердофазном аэрозоле: монография Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2009
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Взаимодействие лазерного излучения с веществом, автор Соломатин К.В. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=4578
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office, MSOffice, MSWord, MSExcel, MSPowerPoint, MSAccess
Adobe Photoshop, MS Paint
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Opera, Mozilla

Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн»
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
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
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".
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)
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

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. приложение (ФОС)