Лазерная физика - Гродненский государственный университет

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по научной работе
_____________ В.Г. Барсуков
«___» _______________ 2014г.
Программа
вступительного экзамена в аспирантуру
по специальности
01.04.21 «Лазерная физика»
Гродно 2014
Авторы-разработчики:
Ануфрик Славамир Степанович, доктор физико-математических наук,
профессор, заведующий кафедрой лазерной физики и спектроскопии УО
«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы».
Рецензенты
Тарковский Викентий Викентьевич, кандидат физико-математических наук,
доцент кафедры лазерной физики и спектроскопии УО «Гродненский
государственный университет имени Янки Купалы»
Васильев Сергей Валерьевич, кандидат физико-математических наук, доцент
кафедры электротехники и энергетического оборудования УО “Гродненский
государственный университет имени Янки Купалы”
Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании
кафедры лазерной физики и спектроскопии
(протокол № 5 от 15.05.2014 г.)
Методической комиссией по специальностям физико-технического
факультета
(протокол № 4 от 21.05.2014 г.)
Рекомендована к утверждению на заседании Совета факультета
физико-технического
(протокол № 5 от 21.05.2014 г.)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Одним из важнейших достижений современной физики явилось
создание лазеров. Довольно небольшое число научных направлений
развивается столь же широко и быстро, как лазерная физика. Уникальные
свойства лазерного излучения определяются фундаментальными процессами
взаимодействия
электромагнитного излучения
с веществом. Именно
благодаря развитию лазерной физики эти процессы к настоящему времени
получили широкое освещение, как в специальной, так и в учебной
литературе. Лазерная физика вступила в новую фазу своего развития применения лазеров для решения конкретных физических и технических
задач.
Вследствие
этого
подготовка
высококвалифицированных
специалистов владеющих навыками разработки, создания и применения
лазеров различных типов и лазерных систем является весьма актуальной
задачей.
Поступающие в аспирантуру по специальности 01.04.21 «Лазерная
физика» должны проявить хороший уровень знаний в рамках курса общей
физики и математики для физических специальностей университетов и
углубленный уровень знаний по лазерной физике и нелинейной оптике.
Уровень этих знаний должен соответствовать нижеследующей программе:
СОДЕРЖАНИЕ
1. Описание электромагнитных волн. Электромагнитная природа света.
Уравнение волны. Стоячие волны.
2. Уравнения Максвелла и их физический смысл. Инвариантность
уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.
3. Скорость света в вакууме и методы ее измерения. Фазовая и групповая
скорости света. Эффект Вавилова-Черенкова.
4. Классическая модель излучателя.
5. Естественная ширина линии излучения.
6. Уширения спектральных линий.
7. Однородное и неоднородное уширение.
8. Преломление и отражение электромагнитных волн на границе между
диэлектриками. Формулы Френеля.
9. Геометрическая оптика и простейшие оптические приборы.
10.Аберрации оптических систем. Разрешающая сила объектива телескопа и
микроскопа.
11.Когерентность источников света. Пространственная и временная
когерентность. Способы осуществления когерентности в оптике.
12.Интерференция.
13.Интерферометр Фабри-Перо.
14.Дифракция.
15.Дифракция Фраунгофера.
16.Распространение света в анизотропных средах.
17.Двойное лучепреломление. Поляризация излучения.
18.Рассеяние света. Природа процессов рассеяния.
19.Нормальная и аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии.
20.Поглощение света, коэффициенты поглощения. Квантовое описание
процессов люминесценции.
21.Фотоэффект.
22.Фотоны и их свойства, энергия и импульс фотона. Эффект Комптона.
23.Испускательная и поглощательная способность тел и закон Кирхгофа.
Абсолютно черное тело и его закон излучения. Формула Планка.
24.Излучение абсолютно черного тела. Элементарная квантовая теория.
Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна.
25.Понятие о голографии. Запись амплитуды и фазы волны, восстановление
изображений.
26.Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Модель атома Бора.
27.Корпускулярно-волновой дуализм.
28.Атом водорода. Уровни энергии и квантовые числа электрона в атоме
водорода.
29.Квантомеханическое описание водородоподобных систем. Спектр атома
водорода.
30.Гармонический
осциллятор.
Прохождение
микрочастиц
через
потенциальный барьер.
31.Простейшие одномерные задачи квантовой механики: потенциальный
ящик, гармонический осциллятор. Их применение.
32.Уровни энергии и спектры атомов щелочных металлов.
33.Многоэлектронные атомы.
34.Уровни энергии и спектр атома гелия.
35.Строение и свойства молекул.
36.Вращательные, колебательные и электронные спектры молекул.
37.Атомы и молекулы во внешних полях.
38.Квантовые свойства твердых тел.
39.Зонные модели металлов, полупроводников, диэлектриков.
40.Ядро как совокупность протонов и нейтронов. Взаимные превращения
нуклонов внутри ядра. Масса и энергия связи ядра. Полуэмпирическая
формула Вейцзекера для масс ядер и капельная модель ядра. Изотопы.
Изобары.
41.Спин и магнитный момент ядра. Гиромагнитное отношение.
42.Неаддитивность магнитных моментов нуклонов в ядре. Квадрупольный
электрический момент. Четность ядра.
43.Радиоактивность. Основные причины неустойчивости ядер. Общие
законы радиоактивного распада и его характеристики.
44.Альфа-распад. Тонкая структура х-спектра.
45.Гамма-излучение ядер. Дипольные, квадрупольные и мультипольные
переходы. Метастабильные уровни. Вероятность излучения и времена
жизни изомеров.
46.Общие закономерности ядерных реакций. Законы сохранения. Пороги
реакций. Вероятности различных каналов реакций. Теория составного
ядра Бора. Резонансные реакции. Формула Брейта-Вигнера.
47.Генерация света. Лазерные источники электромагнитного излучения.
Свойства лазерного излучения.
48.Принципы работы лазера.
49.Полуклассическая теория лазера.
50.Оптические резонаторы, их виды и свойства.
51.Гелий-неоновый лазер.
52.Лазер на рубине.
53.Ионные лазеры.
54.Молекулярные лазеры на электронных переходах.
55.Молекулярные лазеры на колебательно-вращательных переходах.
56.Полупроводниковые лазеры.
57.Нелинейные явления в оптике.
58.Генерация суммарной и разностной частоты. Методы осуществления
фазового синхронизма. Генерация 2-й гармоники.
59.Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния света.
60.Эффекты резонансного взаимодействия сверхкоротких импульсов со
средой: самоиндуцированная прозрачность, оптическая нутация,
фотонное эхо.
ЛИТEPAТУPA
М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М. «Наука». 1973.
Р. Дитчберн. Физическая оптика. М. «Наука». 1965.
Ф.И. Федоров. Оптика анизотропных сред. Мн. Изд-во АН БССР. 1958.
Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. М.
«Наука». 2001.
5. И. Шен. Принципы нелинейной оптики. М. «Наука». 1989.
6. М.Шуберт, В.Вильгельми. Введение в нелинейную оптику. М. «Мир»,
1979
7. С.А.Ахманав,
Н.И.Коротеев.
Методы
нелинейной
оптики
в
спектроскопии рассеяния света. М. «Наука»,1981
8. Н.В. Карлов. Лекции по квантовой электронике. М. «Наука». 1983.
9. А. Мэйтленд, М. Данн. Введение в физику лазеров. М. «Наука». 1978.
10.А.М. Самсон, Л.А. Котомцева, Н.А. Лойко. Автоколебания в лазерах. Мн.
«Навука і тэхніка». 1990.
11.П.Г. Елисеев. Введение в физику инжекционных лазеров. М., 1983
12.В.П. Грибковский. Полупроводниковые лазеры. Мн. Изд-во
Университетское. 1988.
13.Лазеры на красителях. Под редакцией Ф. Шефера. М. «Мир». 1976.
14.Справочник по лазерам. Т. 1. Под редакцией А.М. Прохорова. М.
«Советское радио». 1978.
15.Б.Р. Белостоцкий, Ю.Б. Любавский, В.М. Овчинников. Основы лазерной
техники. Под ред. академика А.М. Прохорова. М. «Советское радио».
1972.
16.А.В. Елецкий, Б.Н. Смирнов. Газовые лазеры. М. «Атомиздат». 1971
Химические лазеры. Под ред. Р. Гросса, Д. Ботта. М. «Мир». 1980.
17.Й. Херман, Б. Вильгельми. Лазеры сверхкоротких световых импульсов.
М. «Мир». 1986. Х. Кейси, М. Паниш. Лазеры на гетероструктурах. М.,
1981.
18.А.А. Афоненко, В.К. Кононенко, И.С. Манак. Теория полупроводниковых
лазеров. Минск, 1995.
19.М.А. Ельяшевич. Атомная и молекулярная спектроскопия. М., УРСС.
2001.
20.И. Брандмюллер, Г. Мозер. Введение в спектроскопию комбинационного
рассеяния света. М. «Мир». 1964.
1.
2.
3.
4.