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

Оптика
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость5 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-4-2020
Часов по учебному плану 180
в том числе:
аудиторные занятия 88
самостоятельная работа 65
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (4) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 50 50 50 50
Практические 38 38 38 38
Сам. работа 65 65 65 65
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 180 180 180 180

Программу составил(и):
канд. физ.-мат. наук, доцент, К.В. Соломатин

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

Рабочая программа дисциплины
Оптика

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.Целями освоения учебной дисциплины «Оптика» являются формирование теоретических знаний и практических навыков по использованию оптических законов для решения широкого спектра задач в различных областях науки и техники, а также представление физики оптических явлений как обобщение наблюдений, практического опыта и эксперимента

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3: способностью использовать базовые теоретические знания фундаментальных разделов общей и теоретической физики для решения профессиональных задач
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.оптику, высшую математику и основы математического моделирования, и их применение для исследования и моделирования оптических явлений и процессов
3.2.Уметь:
3.2.1.формулировать и формализовывать оптическую часть при изучении любых физических теоретических и экспериментальных задач, сформулировать, записать и решить задачу по любому разделу оптики
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.оптикой и высшей математикой, навыками применения оптики при изучении теоретических и экспериментальных проблем физики, навыками работы со стандартной оптической аппаратурой и экспериментальными установками

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Колебания в природе
1.1. Классификация колебаний. Свободные колебания. Основные колебательные системы Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.2. Свободные колебания Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.3. Классификация колебаний. Свободные колебания. Основные колебательные системы Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.4. Сложение колебаний. Когерентность Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.5. Сложение колебаний. Когерентность Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.6. Затухающие и вынужденные колебания Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.7. Затухающие и вынужденные колебания Практические 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.8. Затухающие и вынужденные колебания Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.9. Электрические колебания. Переменный ток Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.10. Электрические колебания. Переменный ток Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.11. Электрические колебания. Переменный ток Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.12. Автоколебания и релаксационные колебания Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.13. Автоколебания и релаксационные колебания Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.2, Л2.1, Л2.2
Раздел 2. Волны
2.1. Волны в упругой среде. Волновое уравнение Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.2. Волны в упругой среде. Волновое уравнение Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.3. Волны в упругой среде. Волновое уравнение Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.4. Эффект Доплера Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.5. Эффект Доплера Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.6. Распространение волн в среде Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.7. Распространение волн в среде Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.8. Распространение волн в среде Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.9. Электромагнитные волны Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.10. Электромагнитные волны Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.11. Электромагнитные волны Сам. работа 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 3. Геометрическая оптика
3.1. Законы геометрической оптики. Формулы Френеля Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.2. Законы геометрической оптики. Формулы Френеля Практические 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.3. Законы геометрической оптики. Формулы Френеля Сам. работа 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.4. Центрированные оптические системы Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.5. Центрированные оптические системы Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.6. Оптические приборы Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.7. Оптические приборы Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.8. Оптические приборы Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.9. Основы фотометрии Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.10. Основы фотометрии Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.11. Основы фотометрии Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 4. Интерференция света
4.1. Когерентность. Методы получения когерентных источников Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.2. Когерентность. Методы получения когерентных источников Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.3. Основные интерференционные схемы Лекции 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.4. Основные интерференционные схемы Практические 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.5. Основные интерференционные схемы Сам. работа 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.6. Качество интерференционной картины Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.7. Качество интерференционной картины Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.8. Интерферометры Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.9. Интерферометры Практические 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.10. Интерферометры Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 5. Дифракция света
5.1. Вторичные волны. Принцип Гюйгенса-Френеля Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.2. Вторичные волны. Принцип Гюйгенса-Френеля Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.3. Дифракция Френеля. Зонные диаграммы Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.4. Дифракция Френеля Практические 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.5. Дифракция Френеля. Зонные диаграммы Сам. работа 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.6. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.7. Дифракция Фраунгофера Практические 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.8. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.9. Разрешающая сила и дисперсия оптических приборов Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.10. Разрешающая сила и дисперсия оптических приборов Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 6. Поляризация света
6.1. Виды поляризации. Поляризаторы и анализаторы Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.2. Виды поляризации. Поляризаторы и анализаторы Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.3. Поляризаторы и анализаторы Практические 4 4 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.4. Поляризаторы и анализаторы Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.5. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы Лекции 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.6. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы Сам. работа 4 3 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.7. Вращение плоскости поляризации Лекции 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.8. Вращение плоскости поляризации Сам. работа 4 2 ОПК-3, ПК-1 Л1.1, Л2.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1. Классификация колебаний по разным признакам, основные характеристики колебательных систем.
2. Свободные гармонические колебания. Малые колебания.
3. Пружинный маятник. Физический маятник. Математический маятник. Колебательный контур.
4. Сложение однонаправленных гармонических колебаний.
5. Когерентность. Биения. Спектр колебания.
6. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний.
7. Затухающие колебания.
8. Вынужденные механические колебания. Вынужденные электрические колебания.
9. Переменный ток. Полное сопротивление.
10. Последовательный колебательный контур. Параллельный колебательный контур.
11. Автоколебания и релаксационные колебания.
12. Волны в упругой среде. Волновое уравнение.
13. Звуковые волны. Эффект Допплера для звуковых волн.
14. Суперпозиция волн. Фазовая и групповая скорость. Формула Рэлея. Дисперсия.
15. Загон Бугера.
16. Интерференция волн. Схема Юнга. Стоячие волны.
17. Эффект Допплера для электромагнитных волн.
18. Электромагнитные волны. Вывод на основе уравнений Максвелла.
19. Плоские и сферические волны. Вектор Умова-Пойнтинга.
20. Давление света. Поляризация волны. Плоскость поляризации.
21. Объемная плотность электромагнитной энергии. Интенсивность. Шкала электромагнитных волн.
22. Законы отражения и преломления электромагнитных волн. Угол Брюстера.
23. Формулы Френеля. Фаза преломленной и отраженной волн.
24. Явление полного внутреннего отражения. Принцип Ферма.
25. Центрированная оптическая система. Виды увеличений.
26. Скорость света и ее измерение.
27. Основы фотометрии.
28. Сложение оптических систем.
29. Преломление на сферической поверхности. Линзы, ход лучей
30. Аберрации.
31. Оптические приборы. Лупа. Микроскоп. Телескоп. Светосила объектива.
32. Получение когерентных источников. Двухлучевая интерференция.
33. Зеркала Френеля. Бипризма и билинза Френеля.
34. Билинза Бийе.
35. Схема Ллойда и опыт Меслина.
36. Интерференционный опыт Поля.
37. Качество интерференционной картины. Видность полос.
38. Влияние немонохроматичности и размеров источника на интерференционную картину.
39. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона. Полосы равной толщины.
40. Интерферометр Майкельсона. Интерферометр Фабри–Перо.
41. Разрешающая сила и дисперсия спектральных приборов.
42. Дифракция света. Принцип Гюйгенса–Френеля.
43. Зоны Френеля. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера.
44. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Спираль Френеля.
45. Дифракция Френеля на щели. Спираль Корню.
46. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка.
47. Дифракция на пространственной структуре. Понятие о голографии.
48. Естественный и поляризованный свет, степень поляризации.
49. Двойное лучепреломление. Свойства анизотропных сред.
50. Оптически одноосные кристаллы. Виды поляризационных призм.

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
см. приложение (ФОС)
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 Ландсберг Г.С. Оптика [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2010 https://e.lanbook.com/book/2238
Л1.2 Горелик Г.С. Колебания и волны [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2007 https://e.lanbook.com/book/2167
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Михельсон А.В., Папушина Т.И., Гофман А.Г., Повзнер А.А. Волновая оптика [Электронный ресурс]: учебное пособие М: Издательство Юрайт, 2018 https://biblio-online.ru/book/F539FF96-1988-4A0E-B5DC-B37176127AAC
Л2.2 Летута С.Н., Чакак А.А. Курс физики: оптика [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов инженерно- технических направлений подготовки. Оренбург: ОГУ, 2014 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=259245
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Колебания и волны. Оптика, автор Соломатин К.В. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3823
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome

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
www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

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
302К лаборатория оптики и атомной 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; рабочее место преподавателя; доска маркерная 1 шт.; гониометр Г-5; гониометр Г-5; модульный учебный комплекс МУК - О; модульный учебный комплекс МУК - ОК; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; сахориметр универсальный СУ-4; спектрометр оптоволоконный малогабаритный USB4000-UV-VIS; электромагнит ЭМ-1; вольтметр В2-23; вольтметр В7-21; гараж лод.; интерферометр Фабри-Перо; источник питания 3217 (стабилизатор); Лаб. изучение фотоэффекта; лазерная указка; микрометр окулярный; микроскоп Биолам Л211.
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)