Форма № Н-3.04

Луцький національний технічний університет

Кафедра фундаментальних наук

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

________________ Коваль Ю.В.

“______”_______________2018 року

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

Фізика оптичного зв’язку .

(шифр і назва навчальної дисципліни)

галузь знань 17 – «Електроніка та телекомунікації» .

(шифр і назва галузі знань)

спеціальність 172 – «Телекомунікації та радіотехніка» .

(шифр і назва спеціальності)

спеціалізація_________________________________________________

(назва спеціалізації)

інститут, факультет, відділення технологічний факультет

(назва інституту, факультету, відділення)

2018-2019 навчальний рік

Робоча програма з дисципліни «Фізика оптичного зв’язку» для студентів, що навчаються за спеціальністю 172 – «Телекомунікації та радіотехніка»

Розробник: Луньов С.В., к.ф.-м.н., доцент

Робоча програма затверджена на засіданні кафедри фундаментальних наук

Протокол № 11 від “ 30 ” травня 2018 року

Завідувач кафедри фундаментальних наук

_______________________ ( Коваль Ю.В. )

(підпис) (прізвище та ініціали)

Ó Луньов С.В., 2018 рік

1. Опис навчальної дисципліни

Найменування показників	Галузь знань, напрям підготовки, освітньо – кваліфікаційний рівень	Характеристика навчальної дисципліни
		денна фориа навчання	Заочна форма навчання
Кількість кредитів – 3	Галузь знань: 17 – Електроніка та телекомунікації	Вибіркова
	Спеціальність: 172 – Телекомунікації та радіотехніка
Модулів - 2		Рік підготовки
Змістових модулів -2		2-й	2-й
Індивідуальне науково-дослідне завдання “Дослідження тензоефектів в багатодолинних напівпровідниках”
Загальна кількість годин - 90		Семестри
		3-й
Тижневих годин для денної форми навчання: аудиторних – 4, самостійної роботи студента - 4	Освітньо-кваліфікаційний рівень: бакалавр	Лекції
		15
		Практичні
		15
		Лабораторні
		15
		Самостійна робота
		45
		Індивідуальна робота
		Вид контролю: 3 семестр – залік

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 45/45.

для заочної форми навчання – 10/80

2. Мета та завдання навчальної дисципліни

2.1. Метою дисципліни є:

·           Вивчення основ зонної теорії твердого тіла, електричних, магнітних та оптичних властивостей твердих тіл.

·           Вивчення фізичних основ нелінійних явищ у волоконних світловодах.

·           Розгляд фізичних засад процесів, які лежать в основі взаємодії оптичного випромінювання з волоконними світловодами, утворюючи ряд нелінійних явищ, в т.ч. і волоконну солітонну оптику.

·           Ознайомлення з основними методами дослідження властивостей твердих тіл на базі широкої теоретичної підготовки з курсу загальної фізики

·           Засвоєння студентами прийомів і навиків розв’язання конкретних завдань, які виникають у практичній роботі.

·           Знайомство студентів з сучасною літературою та засвоєння основ проведення експериментальних наукових досліджень конструктивних матеріалів.

Найкращою гарантією глибокого і міцного засвоєння матеріалу є заінтересованість студентів у здобуванні знань. Для підтримування цього інтересу використовуються різноманітні дані про новітні дослідження у фізиці твердого тіла, відео та аудіовізуальні засоби.

2.2. Основними завданнями вивчення дисципліни є:

·           освоєння студентами основ достатньо широкої теоретичної підготовки в області фізичних властивостей твердих тіл, які дозволили б майбутнім спеціалістам орієнтуватись у потоці наукової і технічної інформації та забезпечили б їм можливість використовувати в роботі новітні фізичні принципи;

·           формування у студентів наукового мислення, правильного розуміння границь застосування різних фізичних понять, теорій та вміння оцінювати ступінь достовірності результатів, отриманих за допомогою експериментальних чи математичних методів дослідження;

·           ознайомлення студентів із сучасною науковою апаратурою та вироблення в них початкових навичок проведення експериментальних досліджень з метою виявлення тих чи інших характеристик досліджуваного об’єкта;

·           сприяння розвиткові у студентів фізичного мислення та діалектичного світогляду;

·           подання історії становлення фізики твердого тіла як науки та визначення ролі вітчизняних учених у дослідженні фізичних процесів та технологій приладобудування.

2.3. Основними вимогами до знань і вмінь студентів є:

·      означення основних понять фізики твердого тіла;

·      характеристики фізичних властивостей твердих тіл та їх класифікацію;

·      засвоїти основи зонної теорії твердого тіла, кристалографії;

·      експериментальні методи вивчення основних фізичних властивостей твердих тіл: електричного опору, концентрації та рухливості носіїв струму, коефіцієнта поглинання світла, магнітної проникності, коефіцієнту дифузії, часу життя нерівноважних носіїв та інші.

·      способи застосовування набутих знань до вирішення конкретних технічних задач.

·      Характеризувати фізичні властивості різних типів твердих тіл.

·      Розв'язувати основні задачі з кристалографії, будови, теплових, механічних, електричних, магнітних та оптичних властивостей твердих тіл.

3. Програма навчальної дисципліни

Модуль 1. 3 семестр.

Змістовий модуль 1. Фізичні основи взаємодії випромінювання з речовиною. Зонна структура та електричні властивості напівпровідників

Тема 1. Недоліки радіоелектроніки та перспективи оптоелектроніки.

Тема 2. Магнітні властивості твердих тіл.

Тема 3. Основи зонної теорії твердого тіла. Квантові числа і їх фізичний зміст.

Тема 4. Загальні властивості напівпровідників.

Тема 5. Власна та домішкова провідність напівпровідників.

Змістовий модуль 2. Оптичні властивості твердих тіл. Фізичні явища в оптичних волокнах. Фізика наноструктур.

Тема 6. Відбивання, пропускання та поглинання світла твердими тілами.

Тема 7. Механізми поглинання світла напівпровідниками.

Тема 8. Фізичні властивості оптичних волокон для передавання інформації. Світловод як лінійне середовище. Електродинаміка розповсюдження оптичного випромінювання у волокнах.

Тема 9. Класифікація наноструктур та їх характеристики.

Тема 10. Квантоворозмірні ефекти в наноструктурах.

4. Структура навчальної дисципліни

Назви Змістових модулів і тем	Кількість годин
	денна форма						заочна форма
	усього	у тому числі					усього	у тому числі
		л	п	лаб	інд.	с.р.		л	п	лаб.	інд.	с.р.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
3 семестр
Змістовий модуль 1. Фізичні основи взаємодії випромінювання з речовиною. Зонна структура та електричні властивості напівпровідників
Тема 1. Недоліки радіоелектроніки та перспективи оптоелектроніки.	10	2				6						8
Тема 2. Магнітні властивості твердих тіл.	14	2	3			6						10
Тема 3. Основи зонної теорії твердого тіла. Квантові числа і їх фізичний зміст.	18	2				6		2	1			6
Тема 4. Загальні властивості напівпровідників.	14	2	3	3		6		1		1		10
Тема 5. Власна та домішкова провідність напівпровідників.		2	3	3		6		1				10
Змістовий модуль 2. Оптичні властивості твердих тіл. Фізичні явища в оптичних волокнах. Фізика наноструктур
Тема 6. Відбивання, пропускання та поглинання світла твердими тілами.		1	3	3		3		1				10
Тема 7. Механізми поглинання світла напівпровідниками.		1	3	3		3		1	1			10
Тема 8. Фізичні властивості оптичних волокон для передавання інформації. Світловод як лінійне середовище. Електродинаміка розповсюдження оптичного випромінювання у волокнах.		1		3		3				1		10
Тема 9. Класифікація наноструктур та їх характеристики.		1				3						10
Тема 10. Квантоворозмірні ефекти в наноструктурах.		1				3						8
Всього за семестр	90	15	15	15		45	90	6	2	2		80

5. Теми семінарських занять

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
	Не передбачені навчальним планом.

6. Теми практичних занять

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
1	Магнітні властивості твердих тіл	3
2	Електричні властивості діелектриків	3
3	Статистика електронного та діркового газу в напівпровідниках. Ефект Холла	3
4	Явище надпровідності	3
5	Оптичні властивості твердих тіл	3
		15

7. Теми лабораторних занять

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
1	Сферична аберація оптичних лінз	3
2	Вимірювання довжини хвилі джерела світла за допомогою дифракційної гратки	3
3	Вивчення фотоелектрорушійної сили	3
4	Вивчення фотопровідності речовини	3
5	Вивчення лінійчатих спектрів випромінювання	3
		15

8. Самостійна робота

№ п/п	Назва тем курсу	Кількість годин
1 модуль
		20
1	Сегнетоелектрики. Піроелектрики.	4
2	Ефект Джозефсона	4
3	Локальні енергетичні стани у кристалі. Тензор ефективної маси. Поверхневі енергетичні рівні. Зонна структура типових напівпровідників.	4
4	Рівняння Шредінгера для кристалу	4
5	Гальваномагнітні та термомагнітні явища в напівпровідниках	4
2 модуль
		25
6	Оптичні та електричні властивості аморфних напівпровідників. Правило Урбаха	7
7	Компенсовані напівпровідники	6
8	Прямі та непрямі оптичні переходи в напівпровідниках	6
9	Фотопровідність напівпровідників. Фотовольтанічні ефекти.	6
	Разом за 2 модулі	45

9. Індивідуальні завдання

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
	Не передбачена навчальним планом.

10. Методи навчання

Курс “фізика оптичного звʼязку” для студентів, що навчаються за спеціальністю 172 «Телекомунікації та радіотехніка» читається в 3 семестрі для денної форми

Курс передбачає:

-            лекції;

-            лабораторні заняття;

-            практичні заняття.

По закінченню 3 семестру студенти складають залік.

Контроль знань студентів проводиться у формі модульної організації навчального процесу.

Дисципліна “Фізика оптичного зв’язку” тематично пов’язана з такими дисциплінами як “Фізика”, “Вища математика”, “Хімія”, “Електроніка”, “Матеріалознавство”.

11. Методи контролю

При вивченні студентами дисципліни передбачається три види контролю: поточний,модульний та підсумковий.

Поточний контроль здійснюється під час проведення лабораторних та практичних занять, а також у результаті співбесіди за окремими мікромодулями знань. Застосовується три типи поточного контролю:

·         короткочасне опитування на початку лабораторного заняття з метою оцінити ступінь підготовленості студента з теоретичних питань окремої лабораторної роботи;

·         захист студентом результатів виконаної ним лабораторної роботи;

·         опитування на практичних заняттях та здача виконаних домашніх завдань.

Модульний контроль здійснюється протягом кожного навчального семестру у вигляді 2-х контрольних робіт, як відповіді на тестові запитання. У тестах для кожного запитання подано кілька відповідей, з яких лише одна правильна.

Підсумковий контроль у вигляді заліку проводиться за умови виконання та захисту студентами всіх запланованих лабораторних робіт та успішному тестуванні у процесі співбесіди з окремих модулів знань.

Підсумкова (результуюча) оцінка засвоєння студентом навчального матеріалу може визначатись без проведення семестрового екзамену (заліку), як інтегральна (рейтингова) оцінка за всіма змістовними модулями. При цьому студент, який набрав протягом семестру необхідну кількість балів, має змогу:

·         не складати іспит (залік) й отримати підсумкову оцінку за здобутим рейтингом по набраній кількості балів;

·         складати іспит із метою підвищення свого рейтингу за даною навчальною дисципліною;

·         ліквідувати академічну різницю навчальних обсягів, пов’язану з переходом на інший напрям підготовки чи до іншого вищого навчального закладу;

студент, який набрав протягом семестру меншу від необхідної кількості балів, зобов’язаний складати залік. При цьому він допускається до його складання лише тоді, коли попередньо виконав увесь обов’язковий перелік завдань, передбачених навчальним графіком із даної дисципліни.

12. Розподіл балів, які отримують студенти

Поточне тестування та самостійна робота						Сума
Змістовий модуль №1			Змістовий модуль № 2
Пр	лаб	МК	Пр.	лаб	МК	100
10	10	30	10	10	30

Шкала оцінювання: національна та ECTS

Сума балів за всі види навчальної діяльності	Оцінка ECTS	Оцінка за національною шкалою
		для екзамену, курсового проекту (роботи), практики	для заліку
90 – 100	А	відмінно	зараховано
82-89	В	добре
74-81	С
64-73	D	задовільно
60-63	Е
35-59	FX	незадовільно з можливістю повторного складання	не зараховано з можливістю повторного складання
0-34	F	незадовільно з обов’язковим повторним вивченням дисципліни	не зараховано з обов’язковим повторним вивченням дисципліни

13. Методичне забезпечення

1.      С. В. Луньов, П. Ф. Назарчук. Фізика і хімія твердого тіла. Конспект лекцій для студентів спеціальності “Прикладне матеріалознавство” денної форми навчання. – Луцьк: ЛНТУ, 2012. – 72 с.

2.      С. В. Луньов, П. Ф. Назарчук. Фізика і хімія твердого тіла. Методичні вказівки до практичних занять для студентів спеціальності “Прикладне матеріалознавство” денної та заочної форм навчання – Луцьк: ЛНТУ, 2013. – 25 с.

3.      Назарчку П.Ф. Тексти лекцій на теми: “Механічні, електричні та магнітні властивості твердих тіл”. - Луцьк, ЛНТУ.-2004.- с. 3-20.

4.      Хвищун М.В., Ящинський Л.В.,Некрот А.О. Текст лекцій на тему:”Електричні властивості діелектриків”.- Луцьк ,ЛНТУ, 2004 р. – 36 с.

5.      Пастернак М.П. Методичні вказівки до вивчення теми “Елементи фізики твердого тіла”. Луцьк, ЛНТУ. 2002

6.      Ковальчук О.В.,Захарчук Д.А. Фізика твердого тіла.-Луцьк, ЛНТУ, 2008 р. – 37 с.

14. Рекомендована література

Базова

1.        Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела.-М.: Высшая школа.- 2002.- 494 с.

2.        Блейкемор Дж. Физика твердого тела. – М.: Мир. – 1988. – 608 с.

3.        Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. – М.: Мир. – 1976. – т.1, §6, с. 104 -113.

4.        Смит Р. Полупроводники.- М.: Мир, 1982.- 560 с.

Допоміжна

1.        Г.И. Епифанов. Физика твердого тела. -М.: Высшая школа.- 1977.- 288 с.

2.        П.С. Киреев. Физика полупроводников. -М.: Высшая школа.- 1969.- 592 с.

3.        І.М. Болеста. Фізика твердого тіла: Навч. посіб. для студ. фіз. спец. вищ. навч. закл. / Львівський національний ун-т ім. Івана Франка. — Л. : Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. — 479 с.

15. Інформаційні ресурси

Програмне забезпечення знаходиться в стадії розробки, оскільки дана дисципліна є новою.