Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://quantum.phys.msu.ru/sites/default/files/downloads/123/lazernaya-spektroskopiya.doc Дата изменения: Unknown Дата индексирования: Sat Apr 9 22:49:53 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: флуоресценция

Рабочая программы дисциплины

1. Лазерная спектроскопия

2. Лекторы.

2.1. Доктор физико-математических наук, профессор, Фадеев Виктор
Владимирович, кафедра квантовой электроники физического факультета
МГУ,

victor_fadeev@mail.ru, vfadeev@physics.msu.ru

3. Аннотация дисциплины.
Курс посвящен физическим основам лазерной спектроскопии. Курс открывается
обширным введением, содержащим основные понятия оптической спектроскопии и
общий обзор проявлений свойств лазерного излучения в оптике и
спектроскопии. Основные разделы курса посвящены изложению физических основ
методов лазерной спектроскопии, в наибольшей степени отвечающих
сформулированной выше цели курса. Эти методы разделены на три группы в
соответствие с тем, какое из свойств лазерного излучения играет в них
основную роль - интенсивность, когерентность (фазовые синхронизмы) или
структура лазерных пучков.

4. Цели освоения дисциплины.

Цель курса- показать принципиально новые возможности, которые открылись в
оптической спектроскопии с применением лазерных источников излучения,
обрисовать крупными штрихами (без излишней детализации) «новый облик»
спектроскопии.

5. Задачи дисциплины.

1. Закрепление ранее (в курсе оптики) полученных знаний о классических
методах оптической спектроскопии.

2. Обзор новых эффектов в оптике как физической основы методов лазерной
спектроскопии.

3. Изучение эффекта конкуренции мод резонатора лазера с однородно уширенной
полосой люминесценции активной среды как основы метода лазерной
внутрирезонаторной спектроскопии.

4. Изучение механизмов нелинейного поглощения излучения во встречных
лазерных пучках (в том числе, провалов Беннета и Лэмба) как основы метода
лазерной внутридоплеровской спектроскопии.

5. Закрепление и конкретизация полученных в курсе нелинейной оптики знаний
о трёх- и четырёхчастотных когерентных нелинейных взаимодействиях световых
волн как основе методов СПР и КАРС.

6. Изучение моделей формирования флуоресценции сложных (в том числе
природных) органических соединений при возбуждении импульсами лазерного
излучения как основы метода нелинейной лазерной флуориметрии.

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 физические основы
современных методов лазерной спектроскопии, их новые возможности в изучении
вещества, в том числе живых систем. Знать методы получения и обработки
информации об исследуемом веществе. Знать принципы построения лазерных
спектрометров различного типа.

8. Содержание и структура дисциплины.

|Вид работы |Семестр |Всего |
| | |8 | | |
|Общая трудоёмкость, акад. часов |. |72. |. |72. |
|Аудиторная работа: |. |36. |. |36 |
| Лекции, акад. часов |. |36 |. |36. |
| Семинары, акад. часов |. |. |. |. |
| Лабораторные работы, акад. часов |. |. |. |. |
|Самостоятельная работа, акад. часов |. |36. |. |.36 |
|Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с |. |зачёт.|. |. |
|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 |
| | |Основные понятия | | |Работа с лекционным | |
| | |оптической | | |материалом. Решение | |
| | |спектроскопии. | | |задач по теме. | |
| | |Анализ возможных | | | | |
| | |проявлений свойств | | | | |
| | |лазерного излучения в | | | | |
| | |традиционных методах | | | | |
| | |спектроскопии - | | | | |
| | |абсорбционной | | | | |
| | |(трансмиссионной, | | | | |
| | |оптокалориметрической)| | | | |
| | |, эмиссионной, | | | | |
| | |спектроскопии | | | | |
| | |рассеяния света. | | | | |
| | |Общий обзор | | | | |
| | |принципиально новых | | | | |
| | |методов спектроскопии,| | | | |
| | |связанных с | | | | |
| | |применением лазеров. | | | | |
| | |Обзор задач, решаемых | | | | |
| | |методами лазерной | | | | |
| | |спектроскопии. | | | | |
| | |Возможности | | | | |
| | |современной техники | | | | |
| | |спектрального | | | | |
| | |анализа.. | | | | |
| | |2. 2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Общий обзор | | |Работа с лекционным | |
| | |принципиально новых | | |материалом. Решение | |
| | |методов спектроскопии,| | |задач по теме. | |
| | |связанных с | | | | |
| | |применением лазеров. | | | | |
| | |Обзор задач, решаемых | | | | |
| | |методами лазерной | | | | |
| | |спектроскопии. | | | | |
| | |Прямые и обратные | | | | |
| | |задачи спектроскопии. | | | | |
| | |Алгоритмы решения | | | | |
| | |обратных задач. | | | | |
| | |Иллюстрация их | | | | |
| | |применения на примере | | | | |
| | |спектроскопии | | | | |
| | |спонтанного | | | | |
| | |комбинационного | | | | |
| | |рассеяния. | | | | |
| | |Возможности | | | | |
| | |современной техники | | | | |
| | |спектрального | | | | |
| | |анализа.. | | | | |
|2 |Внутрирезонат|2 часа. | | |2 часа. |КР |
| |орная |Механизмы уширения и | | |Работа с лекционным | |
| |лазерная |форма спектральных | | |материалом. Решение | |
| |спектроскопия|линий; естественная | | |задач по теме. | |
| |(ВРЛС) |ширина линии; уширение| | | | |
| | |полосы люминесценции | | | | |
| | |ансамбля сложных | | | | |
| | |органических | | | | |
| | |соединений, | | | | |
| | |доплеровское уширение | | | | |
| | |линии. | | | | |
| | |2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Принципы ВРЛС, | | |Работа с лекционным | |
| | |традиционная схема | | |материалом. Решение | |
| | |ВРЛС. | | |задач по теме. | |
| | |3. 2 часа. | | |2 часа. |КР |
| | |Метод конкурирующих | | |Работа с лекционным | |
| | |пучков и схемы его | | |материалом. Решение | |
| | |реализации | | |задач по теме. | |
| | |2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Флуоресценция сложных | | |Работа с лекционным | |
| | |органических | | |материалом. Решение | |
| | |соединений и её | | |задач по теме. | |
| | |особенности при | | | | |
| | |лазерном возбуждении; | | | | |
| | |нелинейная, | | | | |
| | |кинетическая и | | | | |
| | |«матричная» лазерная | | | | |
| | |флуориметрия. | | | | |
| | |2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Обратные задачи | | |Работа с лекционным | |
| | |лазерной флуориметрии.| | |материалом. Решение | |
| | | | | |задач по теме. | |
| | |2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Лазерные флуориметры и| | |Работа с лекционным | |
| | |флуоресцентные лидары | | |материалом. Решение | |
| | | | | |задач по теме. | |
| | |2 часа | | |2 часа. |КР |
| | |Некоторые приложения | | |Работа с лекционным | |
| | |лазерной | | |материалом. Решение | |
| | |флуоресцентной | | |задач по теме. | |
| | |спектроскопии: в | | | | |
| | |исследовании | | | | |
| | |фотофизических | | | | |
| | |процессов в белках, | | | | |
| | |фотосинтезирующих | | | | |
| | |организмах, гуминовых | | | | |
| | |веществах, | | | | |
| | |координационных | | | | |
| | |соединениях | | | | |
| | |радионуклидов в водных| | | | |
| | |средах (основы | | | | |
| | |лазерной биофотоники).| | | | |

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. Оценить спектральную яркость излучения лампы, используемой в стандартном
спектрофотометре (мощность 100 Вт) и сравнить её со спектральной яркостью
излучения аргонового лазера с мощностью 1 Вт.
2. Оценить и сравнить величины сигнала КР жидкой воды, возбуждаемого
излучением стандартной лампы мощностью 100 Вт и аргонового лазера
мощностью 1 Вт и регистрируемого монохроматором со стандартными
характеристиками. То же - в режиме дистанционного (лидарного) зондирования
поверхностного слоя воды толщиной 1м с расстояния 100 м.
3. Каков механизм увеличения чувствительности в методе внутрирезонаторной
лазерной спектроскопии по сравнению с классической абсорбционной
спектроскопией с многопроходовой кюветой.
4. Предложите не содержащий дисперсионных элементов (призм, дифракционных
решёток и т.п.) регистратор для определения коэффициента поглощения паров
натрия методом внутрирезонаторной лазерной спектроскопии.
5. Объясните причину «90-градусной катастрофы», случившейся при попытках
получения параметрической генерации света на кристалле KDP с использование
коллинеарного синхронизма второго типа (оее) при распространении излучения
по нормали к оптической оси кристалла: взаимодействие отсутствовало,
несмотря на то, что условие синхронизма было выполнено.
6. Почему метод нелинейной лазерной флуориметрии позволяет определить
сечение поглощения в отсутствие информации о концентрации поглощающих
молекул, что в классической абсорбционной спектроскопии невозможно.

Полный список вопросов к экзамену - курс заканчивается зачётом

12. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература (отдельные главы и параграфы)
1. Демтрёдер. Лазерная спектроскопия. Основные принципы и техника
эксперимента (перевод с англ. под ред. И.И. Собельмана). М.: Наука, 1985. -
607 с.
2 Сверхчувствительная лазерная спектроскопия. Под ред. Д. Клайджера
(перевод с англ. под ред. В.С. Летохова). М.: Мир, 1986. - 519 с.
3. Лазерная аналитическая спектроскопия. Под ред. В.С. Летохова. М.:
Наука, 1986. - 316 с.
4. В.С. Летохов, В.П. Чеботаев. Принципы нелинейной лазерной
спектроскопии. М.: Наука, 1975. - 279 с.
5. С.А. Ахманов, Н.И. Коротеев. Методы нелинейной оптики в спектроскопии
рассеяния света. М.: Наука, 1981. - 543 с..
6. Дж. Лакович. Основы флуоресцентной спектроскопии (перевод с английского
под ред. М.Г. Кузьмина). М.: Мир, 1986. - 496 с.
7. V.V. Fadeev, E.A. Shirshin. Nonlinear laser flurescence spectroscopy of
natural organic compounds. Chapter 30 in: «Handbook of Coherent-Domain
Optical Metods: Biomedical Diagnostics, Enviromental Monitoring, and
Material Science», edited by V.V. Tuchin . Kluwer - Springer [DOI
10.1007/978-1-4614-5176-1_30 Springer Science+Business Media New York
2013], pp. 1255-1288..

Дополнительная литература
1. Ю. А. Ильинский, Л.В.Келдыш. Взаимодействие электромагнитного излучения
с веществом. Изд-во МГУ, 1989г., 300с.
2. Д.Н. Клышко. Фотоны и нелинейная оптика. М.: Наука, 1980.-256 с.
3. Дмитриев, Л.В. Тарасов. Прикладная нелинейная оптика. М.: Радио и связь,
1982. - 352

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