Introduction to Experimental Optics

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

6

ECTS credits

Delivered at:

Department of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

1 year, 1, 2 module

Instructor

Nadtochiy, Alexey

Программа дисциплины

Аннотация

Курс направлен на освещение различных аспектов постановки и проведения физических (в первую очередь — оптических) экспериментов. В курсе рассматриваются вопросы построения оптических схем для различных экспериментов, фундаментальных и инструментальных ограничений, особенностей использования оптических элементов и приборов, безопасности работы с мощными лазерными источниками излучения, а также методы подавления шумов и типовые подходы к начальной обработке данных. Данный курс рассматривается как дополнение к курсам общей физики и физической оптики для студентов, интересующихся экспериментальной физикой, и призван дать навыки грамотного, эффективного и безопасного использования приборов и инструментов, а также понимание возможностей и ограничений при проведении оптических экспериментов.

Цель освоения дисциплины

• Формирование базовых знаний безопасного поведения в оптической лаборатории, постановки оптических (и не только) экспериментов, современных исследовательских методик.

Планируемые результаты обучения

• Умеет строить ход луча в системах тонких линз.
• Знает отличие различных видо диафрагм.
• Знает особенности применения различных оптических систем.
• Знает строение и особенности глаза.
• Знает отличие ближней и дальней зоны дифракции.
• Знает свойства преобразования Фурье.
• Знает критерии оптического разрешения.
• Знает принципы борьбы с аберрациями в оптических системах.
• Знает принципы безопасной работы с лазерным излучением.
• Знает как подобрать защитные лазерные очки.
• Знает основные принципы конструирования оптических приборов.
• Может рассчитать количество степеней свободы контактной пары.
• Имеет представление о погрешностях в оптических приборах.
• Имеет представление об основных положениях теории надежности приборов.
• Знает общие принципы борьбы с шумами и наводками.
• Знает характеристики излучения различных источников.
• Знает особенности разных типов приемников оптического излучения.
• Умеет выбрать оптимальный приемник оптического излучения для заданной задачи.
• Имеет представление о типовых оптических экспериментах.
• Имеет представление о современных сложных оптических экспериментах (TRPL, NSOM, BER, eye-diagram).
• Знает назначение различных вспомогательных приборов (монохроматор, ПИД-регулятор, параметрический генератор и др.)
• Имеет представление о начальной обработке экспериментальных данных, принципах аппроксимации зависимостей.

Содержание учебной дисциплины

• Типы оптических систем.
• Геометрическая оптика
• Чувствительность человеческого глаза.
• Дифракция Френеля и Фраунгофера. Преобразование Фурье.
• Разрешение оптических систем.
• Поляризация оптического излучения.
• Оптические фильтры.
• Принципы безопасной работы с лазерным излучением.
• Базирование деталей.
• Погрешности в оптических приборах.
• Основы теории надежности приборов.
• Шумы, наводки и фон в оптическом эксперименте
• Источники излучения.
• Приемники оптического излучения.
• Оптические эксперименты.
• Лабораторные оптические приборы.
• Основы обработки данных.

Элементы контроля

• Характеристики оптического излучения и свойства оптических систем.
• Экзамен по всем темам.
  Экзамен. Студентам случайным образом предлагается несколько контрольных вопросов (3) по всем темам курса. Студенты могут составить письменный ответ, однако потребуется его защита - пояснения и ответы на доп. вопросы.

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 2nd module
  0.4 * Характеристики оптического излучения и свойства оптических систем. + 0.6 * Экзамен по всем темам.

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Васильев, Ф. П. Методы оптимизации : учебное пособие / Ф. П. Васильев. — Москва : МЦНМО, 2021 — Часть 2 : Оптимизация в функциональных пространствах. Регуляризация. Аппроксимация — 2021. — 432 с. — ISBN 978-5-4439-2168-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/267473 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Ильин, М. Е. Аппроксимация и интерполяция. Методы и приложения : учебное пособие / М. Е. Ильин. — Рязань : РГРТУ, 2010. — 56 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/168042 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Колпачев, А. Б. Колпачёв, А. Б. Волновая оптика. Дифракция и дисперсия света : учебное пособие / А. Б. Колпачёв, О. В. Колпачёва ; Южный федеральный университет. - Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2018. - 91 с. - ISBN 978-5-9275-2643-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1021658
• Латыев, С. М. Конструирование точных (оптических) приборов : учебное пособие / С. М. Латыев. — 2-е изд., испр. и доп. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 560 с. — ISBN 978-5-8114-1734-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/211937 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Радченко, Ю. С. Методы обработки и планирования эксперимента : учебно-методическое пособие / Ю. С. Радченко. — Воронеж : ВГУ, 2017 — Часть 2 : Проверка гипотез, аппроксимация распределений — 2017. — 32 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/154763 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Старостина, И. А. Волновая оптика. Поляризация света : учебно-методическое пособие / И. А. Старостина, Е. В. Бурдова, Т. Ю. Миракова. — Казань : КНИТУ, 2022. — 80 с. — ISBN 978-5-7882-3150-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/330989 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Ишанин, Г. Г. Приемники оптического излучения : учебное пособие / Г. Г. Ишанин, В. П. Челибанов. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 304 с. — ISBN 978-5-8114-1048-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/211730 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Ломакина, Е. В. Физика. Поляризация света. Взаимодействие света с веществом : учебное пособие / Е. В. Ломакина. — Москва : МГУПП, 2010. — 81 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/163716 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Мацкевич, А. Г. Аппроксимация и интерполяция функций: лабораторный практикум по дисциплине Численные методы для дистанционного обучения студентов по направлению подготовки 11.03.02 : учебное пособие / А. Г. Мацкевич, Т. И. Семенова. — Москва : МТУСИ, 2021. — 22 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/215279 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Можаров, Г. А. Геометрическая оптика : учебное пособие / Г. А. Можаров. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 708 с. — ISBN 978-5-8114-4251-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/206492 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Оптические измерения : учебное пособие / А. Н. Андреев, Е. В. Гаврилов, Г. Г. Ишанин [и др.]. - Москва : Университетская книга ; Логос, 2020. - 416 с. - ISBN 978-5-98704-173-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1213072

Авторы

• Журихина Валентина Владимировна