Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://quantum.phys.msu.ru/sites/default/files/downloads/121/vvedenie-v-nelineynuyu-optiku.doc Дата изменения: Unknown Дата индексирования: Sat Apr 9 22:50:15 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: распределение максвелла

Рабочая программы дисциплины

1. Введение в нелинейную оптику

2. Лекторы.

2.1. Доктор физико-математических наук, доцент, Мурзина Татьяна
Владимировна, доктор физико-математических наук, профессор Федянин
Андрей Анатольевичкафедра квантовой электроники физического факультета
МГУ, murzina@mail.ru, 939-36-69.

3. Аннотация дисциплины.
В курсе «Введение в нелинейную оптику» рассматриваются общие вопросы
макроскопической нелинейной оптики объемных нелинейных сред. Обсуждаются
нелинейные материальные уравнения в системе уравнений Максвелла,
феноменологический и квантово-механический подходы в описании нелинейных
восприимчивостей, общие свойства нелинейных восприимчивостей. Рассмотрено
решение нелинейного волнового уравнения в теории возмущений и методом
медленно меняющихся амплитуд. Приводится феноменологическое описание
основных трех- и четырехволновые параметрические и непараметрические
нелинейно-оптических эффектов. Обсуждаются возможные экспериментальные
реализации данных методов.


4. Цели освоения дисциплины.
Получить основные представления об фундаментальных нелинейно-оптических
эффектах и методах их феноменологического описания.



5. Задачи дисциплины.
1. Изучение основных свойств нелинейных восприимчивостей.
2. Изучение основных видов параметрических и непараметрических нелинейно-
оптических эффектов.
3. Изучение основных механизмов ангармонизма.
4. Изучение методов описания нелинейно-оптического взаимодействия с
использованием метода медленно меняющихся амплитуд.
6. Компетенции.
7.1. Компетенции, необходимые для освоения дисциплины.
ПК-1
7.2. Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины.
ПК-2

7. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен
знать основные типы нелинейно-оптических эффектов;
знать основные механизмы ангармонизма и характерные величины
соответствующих нелинейных восприимчивостей;
уметь использовать основные методы описания распространения излучения в
нелинейных средах;
иметь опыт решения задач по основным разделам курса.

8. Содержание и структура дисциплины.

|Вид работы |Семестр |Всего |
| | |8 | | |
|Общая трудоёмкость, акад. часов |. |64. |. |64. |
|Аудиторная работа: |. |32. |. |32 |
| Лекции, акад. часов |. |32 |. |32. |
| Семинары, акад. часов |. |. |. |. |
| Лабораторные работы, акад. часов |. |. |. |. |
|Самостоятельная работа, акад. часов |. |32. |. |.32 |
|Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с |. |зачет |. |. |
|оценкой, экзамен) | | | | |

|N |Наименование |Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий |Форма |
|раз|раздела |Распределение общей трудоёмкости по семестрам указано в рабочих планах (приложение 7) |текущег|
|- |Разделы могут | |о |
|дел|объединять | |контрол|
|а |несколько | |я |
| |лекций | | |
| | |Аудиторная работа |Самостоятельная работа| |
| | | | | |
| | | |Содержание | |
| | | |самостоятельной работы| |
| | | |должно быть | |
| | | |обеспечено, например, | |
| | | |пособиями, | |
| | | |интернет-ресурсами, | |
| | | |домашними заданиями и | |
| | | |т.п. | |
| | |Лекции |Семинары |Лабораторные работы | | |
|1 |Введение . |1. 2 часа. | | |2 часа. |КР |
| |Нелинейная |История нелинейной | | |Работа с лекционным | |
| |восприимчивост|оптики. Основные | | |материалом. | |
| |ь среды |методы описания | | | | |
| | |нелинейно-оптических | | | | |
| | |восприимчивостей: | | | | |
| | |частотное и временное | | | | |
| | |представление. | | | | |
| | |Элементарные | | | | |
| | |многофотонные | | | | |
| | |процессы. | | | | |
| | |2. 2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Основные свойства | | |Работа с лекционным | |
| | |нелинейных | | |материалом. Решение | |
| | |восприимчивостей. | | |задач по теме. | |
| | |Случаи непоглощающих и| | | | |
| | |поглощающих сред. | | | | |
| | |Связь симметрии среды | | | | |
| | |и вида тензора | | | | |
| | |нелинейной | | | | |
| | |восприимчивости. | | | | |
|2 |Классические |2 часа. | | |2 часа. |КР |
| |модели |Ангармонизм свободного| | |Работа с лекционным | |
| |ангармонизма |электрона. | | |материалом. Решение | |
| | |Магнито-дипольная | | |задач по теме. | |
| | |восприимчивость | | | | |
| | |свободного электрона. | | | | |
| | |Сила Миллера. | | | | |
| | |Электрострикция. | | | | |
| | |4 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Ангармонизм связанного| | |Работа с лекционным | |
| | |электрона. | | |материалом. Решение | |
| | |Ангармонический | | |задач по теме. | |
| | |осциллятор. | | | | |
| | |Двухосцилляторная | | | | |
| | |модель рамановского | | | | |
| | |ангармонизма (модель | | | | |
| | |Хохлова-Платоненко). | | | | |
| | |3. 2 часа. | | |2 часа. |КР |
| | |Температурный | | |Работа с лекционным | |
| | |ангармонизм и | | |материалом. Решение | |
| | |электрокалорический | | |задач по теме. | |
| | |эффект. Ориентационный| | | | |
| | |ангармонизм. | | | | |

Семинары и лабораторные работы указываются только при их наличии в учебном
плане (приложение 6). Остальные позиции заполняются в обязательном порядке.

Предусмотрены следующие формы текущего контроля успеваемости.

|1. Защита лабораторной |4. Реферат |7. Рубежный контроль|10. Контрольная |15. Рейтинговая |
|работы (ЛР); |(Р); |(РК); |работа (КР); |система (РС); |
|2. Расчетно-графическое |5. Эссе (Э); |8. Тестирование (Т);|11. Деловая игра |16. Обсуждение (Об). |
|задание (РГЗ); |6. Коллоквиум | |(ДИ); | |
|3. Домашнее задание (ДЗ); |(К); |9. Проект (П); |12. Опрос (Оп); | |

9. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
1. обязательная.
2. вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.
3. Является основой для чтения дисциплин кафедры квантовой электроники.
Необходимо знание матанализа, общей физики, квантовой теории.
1. Математический анализ, линейная алгебра, дифференциальные уравнения,
общая физика, квантовая теория.
2. Теоретические основы квантовой радиофизики, взаимодействие излучения
с веществом.

10. Образовательные технологии
. включение студентов в проектную деятельность,
. дискуссии,
. использование средств дистанционного сопровождения учебного процесса,

11. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации. Примеры

Примеры контрольных вопросов:
1. Какие основные типы кубичных нелинейно-оптических эффектов Вы знаете?
2. Нарисуйте схему эксперимента по наблюдению эффекта обращения волнового
фронта.
3. Оцените величину нелинейного поля для эффекта электрострикции в жидкости
при ее облучении нерезонансным лазерным излучением.

Полный список вопросов к экзамену:

Нелинейная восприимчивость среды
1. Феноменологическое описание квадратичной восприимчивости.
2. Общий вид функционала квадратичного нелинейного отклика среды.
3. Общие свойства квадратичной нелинейной восприимчивости.
4. Симметрия тензора квадратичной восприимчивости в среде без поглощения.
5. Симметрия тензора квадратичной восприимчивости в поглощающей среде.
6. Основные виды элементарных многофотонных процессов.

Классические модели ангармонизма
1. Ангармонизм свободного электрона.
2. Нелинейное поле для свободного электрона.
3. Томсоновское и гиперрелеевское рассеяние света на свободном электроне.
4. Сечения рассеяния для томсоновского и гиперрелеевского рассеяния света.
5. Ангармонизм связанного электрона (ангармонический осциллятор).
6. Нелинейное поле для связанного электрона.
7. Демонстрация общих свойств квадратичной восприимчивости на примере
модели ангармонического осциллятора.
8. Сила Миллера.
9. Стрикционный ангармонизм.
10. Рамановский ангармонизм. Плачековская восприимчивость.
11. Модель Хохлова-Платоненко для двух связанных внутримолекулярных
осцилляторов.
12. Рамановское поглощение и рамановское усиление.
13. Температурный ангармонизм. Спонтанное температурное рассеяние.
14. Электрокалорический ангармонизм. Вынужденное температурное рассеяние.

Параметрические нелинейно-оптические процессы.
1. Метод малого параметра при описании трехволнового взаимодействия.
2. Метод медленно меняющихся амплитуд. Укороченные уравнения для процесса
генерации второй гармоники.
3. Закон сохранения энергии при описании генерации второй гармоники
укороченными уравнениями.
4. Режимы работы удвоителя частоты.
5. Что такое синхронное взаимодействие, фазовая расстройка?
6. Что такое трехчастотное параметрическое взаимодействие?
7. Укороченные уравнения для трехчастотного параметрического
взаимодействия.
8. Каковы граничные условия и роль поглощения среды для процессов генерации
суммарной и разностной частоты?
9. Закон сохранения энергии для трехчастотного параметрического
взаимодействия. Соотношения Менли-Роу.
10. Спонтанное параметрическое рассеяние.
11. Параметрический генератор света.
12. Какие эффекты, связанные с четырехволновым параметрическим
взаимодействием, Вы знаете?
13. Напишите укороченные уравнения для процесса генерации третьей
гармоники.
14. Когерентное антистоксово рассеяние света.
15. Обращение волнового фронта.

Непараметрические нелинейно-оптические процессы.
1. Какие непараметрические нелинейно-оптические процессы Вы знаете?
2. Двухфотонное поглощение.
3. Насыщение поглощения.
4. Экспериментальные методы изучения эффекта нелинейного поглощения.
5. Что такое светоиндуцированная прозрачность?

Эффекты самовоздействия света
1. В чем состоит эффект самофокусировки света?
2. Какой тип нелинейности среды приводит к эффектам самофокусировки?
3. Критическая мощность и длина самофокусировки.
4. Тепловая самофокусировка.
5. Основные механизмы, отвечающие за самофокусировку света. Характерные
времена нелинейного взаимодействия.

12. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература
1. Д. Н. Клышко. Физические основы квантовой электроники. Наука, М.,
1986г., с.293.
2. И.Р. Шен. Принципы нелинейной оптики. Наука, М., 1989, с. 558.

Дополнительная литература
1. Ю. А. Ильинский, Л.В.Келдыш. Взаимодействие электромагнитного излучения
с веществом. Изд-во МГУ, 1989г., 300с.

13. Материально-техническое обеспечение
Компьютер и проектор для демонстрации слайдов.