Оптика

Методические указания содержат теоретические сведения о физических основах процессов ослабления, поглощения и рассеяния света дисперсными системами, примеры решения задач по определению характеристик дисперсных систем, задачи для самостоятельной работы и задания для лабораторно-практических работ.

Линия учебников для среднего общего образования ориентирована на обучение решению задач. Параграфы представляют собой канву сценариев уроков, реализующих системно-деятельностный подход к обучению: тщательно подобранные задания погружены непосредственно в теорию. В 10 классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11 классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Материал для углублённого изучения отмечен звёздочкой. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и Примерной основной образовательной программе среднего общего образования.

В учебнике изложены фундаментальные вопросы оптики, квантовой физики и специальной теории относительности, представлены основные технические применения законов физики, рассмотрены методы решения задач. Учебник дополнен вопросами и заданиями, направленными на формирование познавательных интересов на основе интеллектуальных и творческих способностей учащихся, на овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний. Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования. Включен в Федеральный перечень учебников в составе завершенной предметной линии.

Учебник предназначен для изучения физики в 11 классе общеобразовательных организаций. Дополнительные к базовому уровню материалы позволяют изучить предмет на углубленном уровне, подготовиться к единому государственному экзамену по физике. Учебник вместе с рабочими тетрадями, тетрадью для лабораторных работ и методическим пособием для учителей составляет учебно-методический комплект по физике для 11 класса. Представлены разделы: «Электромагнитные явления», «Оптические явления» и «Квантовые явления», «Строение Вселенной». Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования.

Данный учебник завершает линию учебно-методических комплексов «Сферы» по физике. Издание подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования. Материал учебника направлен на формирование научных представлений о физических законах и явлениях и основывается на достижениях современной физики и техники. Главными особенностями данного учебника являются фиксированный в тематических разворотах формат, лаконичность и жёсткая структурированность текста, разнообразный иллюстративный ряд.

Материал учебника, завершающего предметную линию «Классический курс», даёт представление о современной физике: теории относительности, квантовой теории, физике атомного ядра и элементарных частиц, строении Вселенной. Учебный материал содержит информацию, расширяющую кругозор учащегося; темы докладов на семинарах, интернет-конференциях; ключевые слова, несущие главную смысловую нагрузку по изложенной теме; образцы заданий ЕГЭ. Учебник соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования и реализует базовый и углублённый уровни образования учащихся 11 классов.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования с учетом рекомендаций примерной основной образовательной программы высшего образования по магистратуре. Цель пособия — повышение уровня освоения компетенций в области проектирования зданий и сооружений по современному строительству объектов мирового опыта проектирования и строительства. Пособие состоит из двух частей, содержит теоретический материал, примеры расчета и рекомендации для приобретения практических навыков, необходимых для разработки проектных решений по проектированию и строительству зданий и сооружений. Предназначено для решения архитектурно-строительных задач в области физики среды на практических занятиях и в курсовых работах и проектах обучающихся магистратуры.

Основное внимание уделено вопросам распространения и дифракции электромагнитных волн в искусственных средах имеющих упорядоченную структуру – так называемым фотонным кристаллам (ФК). Описаны современные строгие электродинамические методы анализа фотонных кристаллов. Исследуются явления полос непрозрачности, зависящих от поляризации и направления распространения собственных волн кристалла. Приводятся методики гомогенизации фотонного кристалла в области низких частот. Показаны результаты синтеза и строгого анализа фокусирующих устройств выполненных из ФК.

В пособии вводятся основные понятия и определения теории асимптотических разложений, рассматриваются различные методы построения асимптотических разложений интегралов, зависящих от параметра, а также построение приближенных решений алгебраических уравнений. Наряду с теоретическим материалом подробно разобран ряд примеров. Предлагаются задачи и упражнения для самостоятельного решения.

Рассмотрены основные теоретические сведения по теме «Поляризация световых волн», входящей в курс общей физики, а также представлены лабораторные работы.

Рассмотрены примеры решения задач по всем темам разделов «Волновая оптика. Квантовая оптика» рабочей программы по физике для студентов АВТФ: «интерференция света», «дифракция света», «поляризация света», «тепловое излучение», «фотоэффект», «эффект Комптона», «давление света». Особенностью пособия является описание применения компьютера при решении задач по физике, в качестве языка программирования используется Python.

Виртуальные компьютерные работы выставлены на сайте кафедры общей физики НГТУ НЭТИ. Пособие предназначено для студентов, выполняющих виртуальные компьютерные работы раздела курса физики «Волновая оптика». Пособие может быть использовано студентами и преподавателями при дистанционной форме организации образовательного процесса.

Представлен комплекс заданий для аудиторной и самостоятельной работы студентов над профессионально ориентированным устным и письменным английским языком в области технической физики. Подобраны аутентичные англоязычные материалы по темам из современных областей технической физики: физики твердого тела и элементарных частиц, ядерной физики, оптики и квантовой электроники, общей теории относительности, астрофизики и космологии. Каждый раздел учебного пособия содержит терминологический словарь, лексико-грамматические упражнения, задания на развитие навыков чтения, говорения, аудирования, письма и перевода в англоязычном профессиональном дискурсе, которые имеют коммуникативный и практико-ориентированный характер. Предложены дополнительные тренировочные тексты и задания для подготовки к успешной сдаче экзамена по дисциплине «Иностранный язык (английский)».

Пособие предназначено для самостоятельного изучения студентами материалов четвертого модуля курса «Физика». Рассмотрены теоретические основы следующих разделов физики: уравнения Максвелла, электромагнитные волны и основные положения волновой оптики. После каждого раздела приведены решения тематических задач и задания для самоконтроля.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами темы «Лазеры. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом» по дисциплинам «Физика» и «Общая физика». Рассмотрены физические принципы и устройство лазеров, свойства и основные преимущества лазерного излучения. Приведены требования к изделиям конструкционной оптики. Представлены технологии лазерного скрайбирования, абляции и лазерного управляемого термораскалывания с одновременным притуплением кромок торцов.

В сжатой, конспективной форме отражены основные фундаментальные темы и вопросы разделов физики: «Оптика», «Атомная физика» и «Ядерная физика». Использован блочный способ представления материала с целью акцентировать внимание на формулировках физических законов, базовых принципах и моделях. Для развития навыков логического мышления даны необходимые, но не чрезмерные математические выкладки. Выполнено в форме презентаций в формате PowerPoint.

Учебное пособие содержит изложение разделов курса физики, касающихся квантовых свойств излучения и корпускулярно-волнового дуализма.

Изложены основные теоретические и практические сведения об интерференции света от двух когерентных источников и интерференции на тонкой воздушной прослойке между выпуклой поверхностью плоско-выпуклой линзы и плоской стеклянной пластинкой. Приведены необходимые рекомендации к выполнению лабораторной работы. Описана лабораторная установка, даны указания по выполнению измерений и обработке их результатов.

Издание предназначено для самостоятельного выполнения студентами двух домашних заданий по учебной дисциплине «Прикладная оптика». В домашнем задании № 1 требуется построить ход лучей через линзу и двухкомпонентную оптическую систему, заданную кардинальными элементами, в задании № 2 — выполнить аналитический расчет положения и диаметров диафрагм в двухкомпонентном телеобъективе. Приведены краткие теоретические сведения, исходные данные, последовательность выполнения домашних заданий, требования к оформлению.

Рассмотрены основные типы систем хранения цифровой информации на оптических носителях, приведены требования к этим системам, определены их наиболее важные характеристики и параметры. Проанализированы методы наложения микроголограмм на голографический носитель. Помимо этого представлены оптические схемы регистрации одиночных голограмм в системах оптико-голографической памяти, метод компьютерного синтеза голограмм Фурье и оптическая схема для их записи на голографический носитель.

Рассмотрены вопросы создания голографических брэгговских решеток и характеристики фототерморефрактивных стекол. Представлены методика и результаты расчета дифракции света на объемных брэгговских решетках с применением метода связанных волн Когельника. Основное внимание уделено спектрально-угловой селективности брэгговских дифракционных решеток. Описаны основные направления применения брэгговских элементов в фототерморефрактивных стеклах и особенности их реализации в виде голографических элементов. Изложенный материал используется при создании голографических брэгговских решеток.

Рассмотрены методы расчета пространственных параметров гауссова пучка, формируемого устойчивыми зеркальными и зеркально-линзовыми резонаторами и оптической системой. Дан пример выполнения расчета. Приведены условие и варианты домашнего задания по дисциплине «Лазерная оптика», критерии его оценки и вопросы для защиты домашнего задания.

Рассмотрено моделирование двухлинзового склеенного объектива в программе ZEMAX, выполнен аберрационный расчет объектива. Показано формирование таблиц и графиков оптического выпуска на основании данных расчета. Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельного выполнения студентами домашнего задания по учебной дисциплине «Прикладная оптика».

Представлены лабораторные работы, которые содержат технологические процессы управления формообразованием плоских оптических поверхностей и интерференционные методы контроля их статистических параметров, методики контроля параметров форм и радиуса кривизны сферических оптических поверхностей, а также методики контроля двойного лучепреломления и оптической однородности в плоских оптических заготовках из бесцветного стекла. Подробно рассмотрены процессы обработки на стадиях шлифования и полирования плоских оптических деталей и факторы, влияющие на эффективность формообразования. Приведены особенности технологии склеивания поверхностей сферических линз, оптические функциональные схемы и реализованные на их основе методики контроля децентричности, возникающей в процессе сборки блока (склейки из двух оптических линз).

Представлены основные понятия и выражения, необходимые для расчета пространственных параметров гауссова пучка, формируемого устойчивыми двухзеркальными резонаторами и оптической системой. Рассмотрен пример выполнения домашнего задания по дисциплинам «Основы квантовой электроники», «Физические основы лазеров» и «Лазеры», приведены критерии его оценки, а также условия и варианты домашнего задания.

Рассмотрены особенности интерференции и дифракции света от полихроматических источников. Введены понятия о пространственной и временной когерентности света, и определены комплексные функции, описывающие величины и степени когерентности. Особое внимание уделено практическому использованию теории частичной когерентности в фурье-спектроскопии, исследовании небесных тел и других научных и технических приложениях. Приведены примеры, иллюстрирующие особенности расчета интерференции и дифракции от частично когерентных источников.

Издание содержит материалы для изучения явления дифракции на препятствиях различного вида. Изложены краткие теоретические сведения о дифракции света на круглом отверстии, непрозрачном диске и на щели. Представлено описание лабораторной установки, приведены указания по выполнению лабораторной работы О-87 и обработке результатов измерений.

Издание подготовлено в помощь студентам, выполняющим курсовую работу по учебной дисциплине «Прикладная оптика». На конкретном примере рассмотрен габаритный, аберрационный и светоэнергетический расчет оптической системы призменного монокуляра. Дана оценка качества изображения полученной оптической системы.

Пособие посвящено изучению свойств неоднородных оптических элементов. Представлена аналитическая методика расчета линейных, угловых и апертурных характеристик граданов, приведены формулы для расчета и анализа сферической аберрации третьего порядка и хроматической аберрации первого порядка линзовых элементов с радиальной и осевой неоднородностью показателя преломления. Рассмотрена методика синтеза линзового компонента с улучшенным исправлением сферохроматической аберрации за счет введения в показатель преломления линзы осевой неоднородности.

Изложены теоретические положения курса физики, а также методические материалы для практических и лабораторных занятий по разделу «Оптика», являющегося частью изучаемого курса физики.

Пособие содержит основные типы задач, рассматриваемых на практических занятиях по физике. Сборник задач состоит из введения и основной части, разбитой на пять разделов: электромагнетизм, колебания и волны, оптика, квантовая физика, ядерная физика и элементарные частицы, а также справочных сведений, указаний и ответов. Для каждой темы приведены основные определения и формулы, примеры решения задач, справочные данные.

Пособие содержит материалы для углубленного изучения принципов работы спектральных приборов с плоской дифракционной решеткой в рамках курса «Оптический спектральный анализ», а также закрепления полученных знаний в процессе выполнения лабораторной работы на спектрографе PGS-2.

Пособие посвящено изучению отражающих и пропускающих свойств тонких диэлектрических пленок с единых позиций волновой теории электромагнитного поля. Моделью пленки является трехслойная диэлектрическая структура: «подложка–пленка–защитный слой». Изложены физические основы работы такой структуры в режимах прохождения ТЕ- и ТМ-поляризованных световых волн, в том числе и с полным внутренним отражением на нижней границе раздела диэлектрических сред. Получены формулы для нахождения амплитудных и энергетических коэффициентов отражения и пропускания диэлектрических пленок. Исследованы зависимости таких коэффициентов от длины волны, углов наклона и состояния поляризации световых волн, а также от оптической толщины пленок. Включены вопросы, задачи и расчетно-графические задания, способствующие более глубокому пониманию физических процессов распространения и преобразования световых волн в тонких диэлектрических пленках и методов их компьютерного моделирования.

Пособие содержит материалы для углубленного изучения принципов определения цвета по оптическому спектру в рамках курса «Оптический спектральный анализ», а также закрепления полученных знаний в процессе выполнения лабораторной работы по определению координат цвета различных источников излучения с использованием малогабаритного спектрометра «Колибри-2».

Теоретический анализ оптических явлений, таких как интерференция, дифракция и поляризация, предваряет их экспериментальные исследования. Использование в экспериментах когерентного лазерного излучения дает возможность получить оптические явления в явной и наглядной форме.

Учебное пособие соответствует второй части рабочей программы по физике для студентов АВТФ НГТУ. Приведены примеры решения и задачи по всем темам разделов Электромагнетизм. Электромагнитные волны. Волновая и квантовая оптика. Элементы квантовой физики и физики твердого тела. Элементы ядерной физики». Предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов.

В пособии содержится набор тестовых заданий по разделам волновой и квантовой оптики. Кроме того, в нем изложен краткий теоретический материал по указанным разделам, приведены примеры решения тестовых заданий, а также варианты тестов с ответами. Пособие может быть использовано студентами и преподавателями при изучении раздела «Волновая и квантовая оптика» в курсе общей физики и для контроля знаний студентов при промежуточной или итоговой аттестации.

Представлены общие сведения об оптических и других видах электронных микроскопов, основных узлах поляризационного микроскопа Olуmpus ВХ 51 и растрового электронного микроскопа JCM-6000. Рассмотрены основные принципы работы на данных микроскопах.

Подготовлено на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебное пособие содержит изложение материала, входящего в учебную программу курсов «Специальный физический практикум», «Физика рентгеновских лучей», «Синхротронное излучение в исследовании материалов», изучаемых студентами специальностей «Физика конденсированного состояния», «Физика», «Физика, химия и технология функциональных материалов» физического факультета и НИИ физики Южного федерального университета. Содержит контрольные вопросы и проектные задания.

В курсе лекций, посвященном систематизированному изложению основ цветоведения и колористики, рассматриваются и объясняются аспекты этой дисциплины с позиции физики (ее раздела — оптики), математики, психологии зрения, психологии цветовосприятия, эстетики, теории композиции. Особое внимание уделено типологии цветовых гармоний, принципам их применения в дизайн-проектировании и роли цвета в композиции разных объектов дизайна. В приложениях к лекциям приведены таблицы, рисунки, схемы, а также требования к выполнению практических заданий по колористике.

На примере школьной теории оптической линзы показано, как производится дидактическое исследование конкретного элемента учебной физики, приводящее к объективно новому знанию в сфере дидактики физики.

В пособии представлено краткое содержание теоретической составляющей курса оптики. Пособие состоит из 10 модулей, охватывающих все вопросы традиционного курса общей физики.

Методические указания содержат описание шестнадцати лабораторных работ по разделу курса общей физики и являются составной частью учебно-методического комплекса. Методические указания направлены на формирование у студентов основополагающих представлений о фундаментальных законах классической и современной физики. Освоение основных понятий физики. Получение навыков применения физических методов измерений и исследований в профессиональной деятельности. Развитие научного мышления и создание фундаментальной базы для успешной профессиональной деятельности.

Рассмотрены базовые положения современного представления о строении и отдельных свойствах микрообъектов от молекул до наноструктур. Изложены основы специально разработанной для описания и теоретического исследования микромира квантовой механики. Специальный раздел посвящен вопросу о физической природе химических связей. В связи с широким применением в строительстве лазеров рассмотрен принцип их действия. Заключительная часть пособия особенно важна для понимания свойств нанообъектов и посвящена вопросам, связанным с физическими процессами на границе микро- и макромиров. Особое внимание уделено проявлению соотношений числа пограничных и внутренних атомов общей структуры.

Рассмотрены основы статистической физики и термодинамики. Даны статистическое и темродинамическое толкования параметров и законов на основе молекулярно-кинетических представлений этих законов.

Учебное пособие содержит изложение разделов волновой оптики, касающихся явлений дифракции и дисперсии световых волн.

В учебнике последовательно изложены современные представления о механике и молекулярной физике, электродинамике и волновой оптике, квантовой физике. Курс является компактным, но при этом дает цельное представление об основных законах и понятиях современной физики, их взаимосвязи и происхождении. Рассмотрены примеры решения типичных задач и предложен набор задач для самостоятельного решения. В рамках соответствия федеральным государственным образовательным стандартам дано представление о ключевых понятиях и подходах сегодняшней физики. Акцент в изложении сделан на наиболее перспективные, бурно развивающиеся и финансируемые приложения, и это делает учебник востребованным и современным. В первую очередь речь идет о приложениях физики к современным технологиям, электронике, медицине и биологии. Особенностью учебника является его аналитичность и использование продвинутой фундаментальной и простой аксиоматики, показывающей связь различных разделов физики.

Подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

Подготовлена на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.