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

Специальный физический практикум
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.04.02. Физика
ПрофильФизика наносистем
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость8 ЗЕТ
Учебный план03_04_02_ФН-2-2020
Часов по учебному плану 288
в том числе:
аудиторные занятия 86
самостоятельная работа 202
Виды контроля по семестрам
зачеты: 1
диф. зачеты: 2, 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) 1 (2) 2 (3) Итого
Недель 19 13 11
Вид занятий УПРПДУПРПДУПРПДУПРПД
Лабораторные 26 26 28 28 32 32 86 86
Сам. работа 46 46 116 116 40 40 202 202
Итого 72 72 144 144 72 72 288 288

Программу составил(и):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Соломатин К.В.;канд. физ.-мат. наук, ст.преподаватель, Богданов Д.Г.

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

Рабочая программа дисциплины
Специальный физический практикум

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.04.02 ФИЗИКА (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 28.08.2015г. №913)

составлена на основании учебного плана:
03.04.02 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 В.А.

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 В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Дисциплина «Специальный физический практикум» обеспечивает приобретение знаний в соответствии с государственным образовательным стандартом, содействует фундаментализации образования и развитию логического мышления. Цель изучения дисциплины – формирование у студентов практических навыков по рентгеноструктурному и рентгенофазовому анализам материалов. Рассматриваются как классические, так и современные методы рентгеноструктурного анализа структурно‑фазового состояния материалов с использованием новейших программных комплексов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-1: способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу
ОК-3: готовностью к саморазвитию, самореализации, использованию творческого потенциала
ПК-1: способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий с использованием новейшего российского и зарубежного опыта
ПК-7: способностью руководить научно-исследовательской деятельностью в области физики обучающихся по программам бакалавриата
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.о различных типах кристаллических решеток вещества; фундаментальных принципы работы рентгеновской трубки; применение дефрактометров в важнейших практических приложениях
3.2.Уметь:
3.2.1.определять кристаллическую структуру вещества и ее характеристики; определять размеры областей когерентного рассеяния; определять фазовый состав исследуемого вещества;
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.навыками расчета параметров и характеристик кристаллической структуры вещества, навыками работы с дифрактометром, навыками работы с программно-аппаратным комплексом

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1.
1.1. Измерение коэффициентов пропускания, оптической плотности и коэффициентов отражения с помощью фотометра ФО-1 Лабораторные 1 4 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.2. Измерение коэффициентов пропускания, оптической плотности и коэффициентов отражения с помощью фотометра ФО-1 Сам. работа 1 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.3. Изучение регистрирующего микрофотометра ИФО-451. Измерение длины волны лазерного излучения Лабораторные 1 4 ОК-1, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.4. Изучение регистрирующего микрофотометра ИФО-451. Измерение длины волны лазерного излучения Сам. работа 1 6 ОК-1, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.5. Устройство спектрофотометра СФ -18 и снятие спектров пропускания Лабораторные 1 4 ОК-3, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.6. Устройство спектрофотометра СФ -18 и снятие спектров пропускания Сам. работа 1 8 ОК-3, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.7. Изучение спектрофотометра USB-4000 Лабораторные 1 4 ОК-1, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.8. Изучение спектрофотометра USB-4000 Сам. работа 1 8 ОК-1, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.9. Изучение линейного электрооптического эффекта Лабораторные 1 4 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.10. Изучение линейного электрооптического эффекта Сам. работа 1 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.11. Изучение полупроводникового лазера на основе p-n перехода Лабораторные 1 6 ОК-3, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.12. Изучение полупроводникового лазера на основе p-n перехода Сам. работа 1 8 ОК-3, ПК-1, ПК-7 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.13. Идентификация неизвестного кристаллического вещества по межплоскостным расстояниям Лабораторные 2 6 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.14. Идентификация неизвестного кристаллического вещества по межплоскостным расстояниям Сам. работа 2 22 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.15. Индицирование рентгенограмм веществ с кубической решёткой Лабораторные 2 6 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.16. Индицирование рентгенограмм веществ с кубической решёткой Сам. работа 2 24 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.17. Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ Лабораторные 2 6 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.18. Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ Сам. работа 2 24 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.19. Количественный фазовый рентгеноструктурный анализ двухфазных систем аналитическим методом Лабораторные 2 6 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.20. Количественный фазовый рентгеноструктурный анализ двухфазных систем аналитическим методом Сам. работа 2 24 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.21. Рентгеноструктурное исследование поликристаллов гексагональной сингонии на дифрактометре Лабораторные 2 4 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.22. Рентгеноструктурное исследование поликристаллов гексагональной сингонии на дифрактометре Сам. работа 2 22 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.23. Рентгеноструктурное исследование поликристаллов тетрагональной сингонии на дифрактометре Лабораторные 3 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.24. Рентгеноструктурное исследование поликристаллов тетрагональной сингонии на дифрактометре Сам. работа 3 9 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.25. Определение содержания углерода в мартенсите Лабораторные 3 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.26. Определение содержания углерода в мартенсите Сам. работа 3 10 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.27. Рентгенометрическое определение толщины защитных металлических покрытий на поверхности другого металла Лабораторные 3 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.28. Рентгенометрическое определение толщины защитных металлических покрытий на поверхности другого металла Сам. работа 3 10 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.29. Определение характеристик тонкой структуры кристаллических образцов Лабораторные 3 8 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.30. Определение характеристик тонкой структуры кристаллических образцов Сам. работа 3 11 ОК-1, ОК-3, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1) Теоретические основы рентгеноструктурных исследований вещества.
2) Рентгеновские лучи.
3) Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом
4) Рентгеновская трубка
5) Основные узлы и характеристики дифрактометров общего назначения.
6) Идентификация неизвестного кристаллического вещества по межплоскостным расстояниям.
7) Индицирование рентгенограмм веществ с кубической решёткой.
8) Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ
9) Количественный фазовый рентгеноструктурный анализ двухфазных систем аналитическим методом.
10) Метод эталонного образца.
11) Метод гомологических пар.
12) Рентгеноструктурное исследование поликристаллов гексагональной сингонии на дифрактометре
13) Рентгеноструктурное исследование поликристаллов тетрагональной сингонии на дифрактометре.
14) Решётка Браве тетрагональной сингонии
15) Определение содержания углерода в мартенсите.
16) Рентгенометрическое определение толщины защитных металлических покрытий на поверхности другого металла.
17) Определение характеристик тонкой структуры кристаллических образцов.
18) Определение физического уширения рентгеновских линий с применением стандартного образца
19) Рентгеноструктурное исследование поликристаллов кубической сингонии без поглотителя.
20) Рентгендифрактометрический анализ кристаллических текстур.
21) Оценка плотности дислокаций в кристаллах кубической сингонии.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
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 " Специальный физический практикум ". 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 Вознесенский Э.Ф., Шарифуллин Ф.С., Абдуллин И.Ш. Методы структурных исследований материалов. Методы микроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие Казань : КНИТУ, 2014 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=428294
Л1.2 Газенаур Е.Г., Кузьмина Л.В., Крашенинин В.И. Методы исследования материалов [Электронный ресурс]: учебное пособие Кемерово : Кемеровский государственный университет, 2013 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=232447
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Филимонова Н.И., Кольцов Б.Б. Методы исследования микроэлектронных и наноэлектронных материалов и структур: сканирующая зондовая микроскопия [Электронный ресурс]: учебное пособие Новосибирск : НГТУ, 2013 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=228943
Л2.2 Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Электронный ресурс]: монография М.: Физматлит, 2009 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=68859
Л2.3 Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике [Электронный ресурс]: монография М.: Техносфера, 2014 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=260697
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 С.В. Макаров, В.А. Плотников Специальный физический практикум: учеб. метод. пособ. АлтГУ, 2007
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Специальный физический практикум, автор Богданов Д.Г. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=4419
6.3. Перечень программного обеспечения
MSExcel
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.
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
www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова.

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
002К лаборатория физического материаловедения - 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; доски меловые 1шт. лазер ЛТИ502; лазер ЛТН-103; лазерная установка HTS 300; микроскоп металлографический Метам РВ-23; микроскоп НЕОФОТ -32; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; насадка для микроскопа VEC-535 цветная в/к ПЗС-матрица 1/1,8" 1700ТВ лин 1,0Iuх; ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; оптико-электронная система (сканирующий зондовый микроскоп) Солвер Некст; проектор: Epson EMP-TW10H (V11H164040); системный блок Celeron 1000/128/FDD/HDD; системный блок P IV - 1800 Celeron/ 256 Mb/60 Gb/AGP 32/CD/Net/SB/SPK; термостат; установка "Дрон-3"; блок БВЦ 97-04; блок БГА-2-97; блок БПВ2-90; блок Д3У2-91; блок питания БНН-43; блок УВЦ-2-95; вакуумный пост универсальный ВУП-5; компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; микрокомпьютер Tandy 1000HX; монитор 15" RoverScan 115GS 0.28 TCO95; монитор 15" Samsung 550 S.28; монитор 17" Philips TFT; ноутбук ASUS BU401LG 14"HD,Ci7-4500U, 8192Mb,1Tb,GT730M-2Gb,WiFi, BT, Cam, W8Pro; ноутбук Asus K50IN (2,2GHz/4Gb/320Gb/DVD-RW/Bluetooth/факс-модем/веб камера; преобразователь акустической эмиссии; прибор АМА-0,2ф1; принтер HP LJ 1150; самописец 62201; система магнетронного напыления МАГ-2000; системный блок Celeron 733 INTEL; системный блок P - IV 3000MHz/Плата ЛА-2USB/АЦП ЛА-н150-14PCI; сканер HP SJ 6300; сканер ч/б; спектрофонометр 6ф-20; усилитель напряжения сигналов преобразователей акустической эмиссии; учебные наглядные пособия: "Лабораторные работы по физическому материаловедению"; "Специальный физический практикум по сканирующей зондовой микроскопии"" "Специальный физический практикум. Акустическая эмиссия в физике конденсированного состояния"
003К лаборатория физики материалов и сплавов, контроля качества материалов и конструкций - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 5 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. Блок БАА 2-95; Блок БГА-94; Блок БПА2-97; Блок БПС-591; Блок БСА2-95; Блок БТЭ2-90; Блок БУМ 2-90; Блок БУМ2-94; Блок БУП2-93; Блок БУС2-97; Блок БУЦ 2-96; Блок БУЦ2-90; Блок ВРТ-2000; блок питания БНН-151; вакуумметр; весы аналитические типа Метлер; вольтметр В7-16А; генератор Г6-27; генератор ИЛГН-705; генератор ИЛГН-705; датчик КВ-11; датчик КД-39; датчик КД-39; датчик КД-39 (8 шт.); датчик КД10/01 (4 шт.); датчик КД35 (5 шт.); датчик КО 32/01 (4 шт.); датчик КО45 (4 ш.); датчик колебаний КВ-11/01 (2 шт.); датчик колебаний КР-45/01; динамометр ДОС; динамометр ДОС-01; динамометр ДОС-03; динамометр ДОС-05; дозиметр "Квант 303И"; измеритель И2-23; измеритель ИМП-2; измеритель Ш1-1; источник питания УИП-1; комплект тензометров; латр; машина шлифовальная ПШ-1мц; нановольтметр 233; насос 2НВР-5 Дм; осциллограф С1-70; очки для газосварщика Ультравижин панорамные 9301; потенциометр КСП-4 (4 шт.); прибор ВУП-4 (2 шт.); прибор КСП -4; регулятор постоянного напряжения "Statro (2 шт.); самописец Н307-1; сосуд Дьюара; стабилизатор 4205 (3 шт.); твердомер Бринель ИТ 5010; тензоусилитель; тензоусилитель "Топаз-3-01"; термошкаф ВСУ 100 с подвеской; тиски; усилитель У2-8 (3 шт.); холодильник "Юрюзань"; цифропечатающее устройство Ф5033К; учебные наглядные пособия: "Рентгеноструктурные методы исследования в физике конденсированного состояния"; "Статистический анализ микроструктуры поверхности сканирующим зондовым микроскопом"; "Компьютерная обработка данных рентгеновской дифрактометрии"
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)