4. Программа Спецглавы ФТТ - инж-2

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский университет
«Высшая школа экономики»
Московский государственный институт электроники и математики
Факультет « Электроники и телекоммуникаций»
Программа дисциплины «Спецглавы физики твердого тела»
для направлений 210104.65 и 210602.65 подготовки
инженера
Автор программы: Григорьев Ф.И., проф. кафедры ЭиН, fgrigoryev @ hse.ru
Одобрена на заседании кафедры
«Электроника и наноэлектроника»
Зав. кафедрой К.О.Петросянц_______________
«____»_____________20 г.
Утверждена Ученым советом МИЭМ
Ученый секретарь В.П.Симонов______________
«____»____________20 г.
Москва, 2012 г.
Целью дисциплины «Спецглавы физики твердого тела» является приобретение
студентами знаний о физике взаимодействия электромагнитного излучения
оптического диапазона с твердым телом и возможности практического использования
электрооптических, магнитооптических и нелинейных оптических эффектов в
приборах и устройствах квантовой и оптической электроники.
Задачи дисциплины состоят в:
• изучении процессов взаимодействия электромагнитного излучения оптического
диапазона с твердым телом (поглощение, отражение, рассеяние);
• изучении электрооптических и магнитооптических эффектов в твердых телах;
• изучении нелинейных оптических эффектов в твердых телах;
• изучении оптических свойств многослойных тонкопленочных диэлектрических
структур;
• приобретении практических навыков расчета элементов оптоэлектронных
устройств, принцип действия которых основан на изученных эффектах.
1. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Спецглавы физики твердого тела» относится к Дисциплинам
специализации (ДС).
Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в
ходе изучения дисциплин: «Физика», «Физика полупроводников», «Физика
конденсированного состояния». Для изучения дисциплины студент должен
обладать следующими компетенциями:
• ОК-10 – Способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического
анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
• ПК-1 – Способностью представлять адекватную современному уровню знаний
научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов
естественных наук и математики.
• ПК-2 – Способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения
соответствующий физико-математический аппарат.
2. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
• ПК-18 – Способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную
и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования и
применения электрооптических, магнитооптических и нелинейных оптических
эффектов в твердых телах в оптоэлектронных устройствах.
• ПК-19 – Способность строить простейшие физические и математические модели
приборов и устройств на электрооптических, магнитооптических и нелинейных
оптических эффектах.
• ПК-20 – Способность аргументировано выбирать и реализовывать на практике на
практике эффективную методику исследования параметров оптоэлектронных
приборов и устройств на электрооптических, магнитооптических и нелинейных
оптических эффектах.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
физическую сущность процессов, протекающих при взаимодействии оптического
излучения с твердым телом, возможности и технические характеристики приборов на
основе электрооптических и магнитооптических эффектов, а также устройств на
основе нелинейных оптических эффектов.
Уметь:
оценивать возможности и параметры приборов управления оптическим излучением,
созданных на основе рассматриваемых эффектов.
Владеть:
методами расчета оптических характеристик многослойных тонкопленочных
диэлектрических структур.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего часов
Аудиторные занятия (всего)
в том числе
68
Лекции (Л)
51
Практические занятия (ПЗ)
17
Вид итогового контроля: экзамен
5. Содержание дисциплины
5.1.Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
Наименование
раздела
дисциплины
Введение
2.
Взаимодействие
оптического
излучения
с твердым телом
3.
Поглощение,
отражение и
преломление света
4.
Рассеяние света в
твердых
телах.
Содержание раздела
Оптический диапазон электромагнитного излучения.
Общая характеристика оптических процессов в твердых телах.
Распространение оптического излучения в непоглощающей
среде. Электромагнитные волны в проводящей среде.
Оптические характеристики твердых тел.
Поглощение света. Основные механизмы поглощения света в
кристаллах. Отражение и преломление света.
Дисперсия показателя преломления и диэлектрической
проницаемости. Соотношения Крамерса – Кронига.
Эффективное электрическое поле в конденсированной среде.
Плазменное отражение. Методы экспериментального
определения оптических характеристик твердых тел.
Природа процессов рассеяния. Рэлеевское рассеяние.
Рассеяние Мандельштама – Бриллюэна. Комбинационное
рассеяние света.
5.
Основы
кристаллооптики.
6.
Оптика тонких
диэлектрических
пленок.
7.
Нелинейные
оптические эффекты
в твердых телах.
8.
Заключение.
Плоские электромагнитные волны в анизотропной среде.
Оптическая индикатрисса. Оптические оси в кристаллах.
Естественное двупреломление Электрооптический эффект
Поккельса. Электрооптический затвор и электрооптический
модулятор. Магнитооптический эффект Фарадея.
Диэлектрические интерференционные слои: антиотражающие
покрытия, лазерные зеркала, интерференционные
светофильтры. Расчет оптических характеристик
многослойных тонкопленочных структур.
Нелинейная поляризуемость кристалла. Генерация гармоник.
Параметрическое преобразование и параметрическая
генерация света. Самофокусировка света. Двухфотонное
поглощение.
Практическое применение электрооптических,
магнитооптических и нелинейных оптических эффектов
в квантовой и оптической электронике.
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1. Введение.
2. Взаимодействие оптического излучения
с твердым телом.
3. Поглощение, отражение и преломление
света.
4. Рассеяние света в твердых телах.
5. Основы кристаллооптики.
6.
7.
8.
Оптика тонких диэлектрических пленок.
Нелинейные оптические эффекты в
твердых телах.
Заключение
Лекции Практич.
занятия
2
6
2
8
3
8
10
2
4
4
10
2
4
3
-
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника. – М.: Высш. шк., 2001. – 573 с.
б) дополнительная
1. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. – М.: Высшая школа, 1978. – 383 с.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Компьютерный класс кафедры.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственными образовательными
стандартами высшего профессионального образования по направлениям 210104.65 и
210602.65.