Робоча програма навчальної дисципліни 1 Плазмоніка для студентів галузь знань 10 Природничі науки



Скачати 177.7 Kb.
Дата конвертації09.09.2018
Розмір177.7 Kb.
ТипРобоча програма
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
Фізичний факультет
Кафедра експериментальної фізики
«ЗАТВЕРДЖУЮ»

Заступник декана

з навчальної роботи

______________________

«____»____________2017 року

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ1

Плазмоніка


для студентів

галузь знань 10 Природничі науки



(шифр і назва)

спеціальність 104 Фізика та астрономія



(шифр і назва спеціальності)

освітній рівень бакалавр



(молодший бакалавр, бакалавр, магістр)

освітня програма Фізика



(назва освітньої програми)

спеціалізація _Фотоніка



(за наявності) (назва спеціалізації)

вид дисципліни вибіркова

Форма навчання очна

Навчальний рік 2017/2018

Семестр 8

Кількість кредитів ЕСТS 3

Мова викладання, навчання українська

та оцінювання

Форма заключного контролю залік

Викладачі: професор Єщенко Олег Анатолійович



(Науково-педагогічні працівники, які забезпечують викладання даної дисципліни у відповідному навчальному році)
Пролонговано: на 20__/20__ н.р. __________(___________) «__»___ 20__р.

(підпис, ПІБ, дата)

на 20__/20__ н.р. __________(___________) «__»___ 20__р.



(підпис, ПІБ, дата)

на 20__/20__ н.р. __________(___________) «__»___ 20__р.



(підпис, ПІБ, дата)

КИЇВ – 2017

Розробники2: Єщенко Олег Анатолійович, доктор фіз.-мат. наук, професор,

професор кафедри експериментальної фізики

(вказати авторів: ПІБ, науковий ступінь, вчене звання, посада, кафедра)
ЗАТВЕРДЖЕНО

Зав. кафедри ______________________________

__________________ (Ящук В.М.)

(підпис) (прізвище та ініціали)


Протокол № 10 від «25» травня 2017 р.

Схвалено науково-методичною комісією факультету/інституту3 ________________________________________________________________

Протокол від «15» вересня 2017 року № 8

Голова науково-методичної комісії ___________________ (Зеленський С.Є.)

(підпис) (прізвище та ініціали)
«_____» _________________ 2017 року

ВСТУП

1. Мета дисципліни – ознайомити студентів зі властивостями поверхневих плазмових та фононних збуджень, що виникають поблизу границь розділу середовищ, теоріями, що їх пояснюють, та експериментальними (спектроскопічними) методами їх дослідження.

2. Попередні вимоги до опанування або вибору навчальної дисципліни:


  1. знання методів класичної електродинаміки, оптики, квантової механіки, експериментальні та теоретичні методи спектроскопії кристалів.

  2. уміння користуватися методами класичної електродинаміки, оптики, квантової механіки, експериментальні та теоретичні методи спектроскопії кристалів.


3. Анотація навчальної дисципліни:

Плазмоніка – розділ фотоніки, в якому вивчаються явища, що виникають при взаємодії світлових полів з металевими макроскопічними інтерфейсами та наноструктурами, зумовлені збудженням в таких системах поверхневих когерентних колективних коливань вільних електронів – поверхневих плазмонів. Важливою особливістю поверхневих плазмонів є те, що їх власні частоти знаходяться в спектральній області від ультрафіолетового до інфрачервоного діапазону, включаючи весь оптичний діапазон. Це робить їх дуже зручними об’єктами для оптичних та оптоелектронних застосувань. Курс „Плазмоніка” присвячено вивченню процесів виникнення, розповсюдження та затухання поверхневих хвиль, які виникають в електронній (поверхневі плазмони) та фононній (поверхневі фонони) системах металів та напівпровідників поблизу поверхні розділу метал-діелектрик та напівпровідник-діелектрик. Отримані знання важливі для подальшого успішного вивчення студентами таких дисциплін як „Електронні процеси в наноструктурах”, „Фотофізика фулеренів та нанотрубок”, „Оптика та спектроскопія хіральних систем” та ін., а також для їх подальшої науково-дослідної роботи. Методи викладання: лекції, консультації, лабораторні роботи. Методи оцінювання: опитування під час лекцій, контрольні роботи після основних розділів курсу, перевірка звітів про виконані лабораторні роботи, залік. Підсумкова оцінка виставляється на основі проміжних оцінок (60%) та заліку (40%).
4. Завдання (навчальні цілі) – оволодінні студентами фундаментальними знаннями про оптичні процеси, що відбуваються при взаємодії світла з макро- та нанорозмірними інтерфейсами метал-діелектрик та напівпровідник-діелектрик, а також знаннями про можливості використання таких процесів у фотоніці та оптоелектроніці.
5. Результати навчання за дисципліною:

Результат навчання

(1. знати; 2. вміти; 3. комунікація; 4. автономність та відповідальність)



Методи викладання і навчання

Методи оцінювання

Відсоток у підсумковій оцінці з дисципліни

Код

Результат навчання

1

1.1 Критерій утворення поверхневих хвиль (поверхневих плазмових та фононних поляритонів) на плоских границях розділу двох напівнескінченних середовищ.

Лекції


Модульна контрольна робота,

перевірка рефератів, самостійна робота,

залік

8




1.2 Закон дисперсії, процеси поширення, радіаційного та нерадіаційного загасання поверхневих плазмових поляритонів на плоских границях розділу двох напівнескінченних середовищ.

Лекції


Модульна контрольна робота,

залік

8




1.3 Закон дисперсії, процеси поширення, радіаційного та нерадіаційного загасання поверхневих фононних поляритонів на плоских границях розділу двох напівнескінченних середовищ.

Лекції


Модульна контрольна робота,

самостійна робота,

залік

7




1.4 Закон дисперсії та поляризація поверхневих поляритонів у тонких плівках.

Лекції


Модульна контрольна робота,

перевірка рефератів,

залік

8




1.5 Експериментальні методи збудження та дослідження поверхневих поляритонів на макроскопічних інтерфейсах.

Лекції


Модульна контрольна робота,

перевірка рефератів,

залік

8




1.6 Умови збудження поверхневих плазмони та фононів у металевих та напівпровідникових наночастинках.

Лекції


Модульна контрольна робота,

перевірка рефератів,

залік

7




1.7 Теорія поглинання та розсіяння світла малими частинками (теорія Мі).

Лекції,

лабораторні роботи,


Модульна контрольна робота,

перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

8




1.8 Теорія ефективного середовища Максвела-Гарнета.

Лекції,

лабораторні роботи

Модульна контрольна робота,

перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

8




1.9 Вплив оточення (матриці), розмірів наночастинок, їх розподілу за розмірами та їх взаємодії на енергію та сталу затухання поверхневих елементарних збуджень та прояви цього впливу на оптичні спектри нанокомпозитів, виготовлених на основі наночастинок.

Лекції,

лабораторні роботи

Модульна контрольна робота,

перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

8

2

2.1 Використовувати отримані знання для експериментальної оптичної характеризації плазмонних металевих структур методами поглинання, розсіяння комбінаційного розсіяння світла, фотолюмінесценції отримання інформації про фізичні механізми фізичних явищ, що впливають на оптичні властивості плазмонних структур.

Лекції


Опитування в процесі лекції, перевірка рефератів, перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

8




2.2 Обробляти результати оптичних вимірів та використовувати їх для отримання інформації про фізичні механізми явищ, що впливають на оптичні властивості плазмонних структур.

Лекції,

самостійна робота

Опитування в процесі лекції,

самостійна робота, перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

7




2.3 Використовувати отримані знання для аналітичних розрахунків та комп’ютерного моделювання оптичних властивостей плазмонних металевих структур.

Лекції,

самостійна робота

Опитування в процесі лекції, перевірка рефератів, перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

8




2.4 Використовувати результати аналітичних розрахунків та комп’ютерного моделювання для отримання інформації про фізичні механізми явищ, що впливають на оптичні властивості плазмонних структур.

Лекції,

самостійна робота

Опитування в процесі лекції,

самостійна робота, перевірка звітів про виконані лабораторні роботи,

залік

7


6. Співвідношення результатів навчання дисципліни із програмними результатами навчання (необов’язково для вибіркових дисциплін)


Результати навчання дисципліни

Програмні результати навчання

1

2

1. Здатність розв’язувати типові спеціалізовані задачі в певній галузі професійної діяльності або у процесі навчання, що передбачає застосування положень і методів відповідної науки і характеризується певною невизначеністю умов.

+

+

2. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у певній галузі професійної діяльності або у процесі навчання, що передбачає застосування певних теорій та методів відповідної науки і характеризується комплексністю та невизначеністю умов.

+

+

3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.

+

+

4. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.

+

+

5.Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.

+

+

6. Бути чіткими і однозначними, дозволяючи чітко окреслити зміст вимог до здобувача вищої освіти.

+

+

7. Бути діагностичними (тобто результати навчання повинні мати об’єктивні ознаки їх досягнення чи недосягнення).

+

+


7. Схема формування оцінки

7.1 Форми оцінювання студентів:

семестрове оцінювання:



1. Модульна контрольна робота 1 (10 балів). 

2. Модульна контрольна робота 2 (10 балів).

3. Звіти про виконані лабораторні роботи (20 балів). 

4. Реферат (5).

5. Опитування в процесі лекції (5 балів).

6. Самостійна робота (10 балів).



  • підсумкове оцінювання у формі заліку: на заліку максимально можна отримати 40 балів.




  • умови допуску до заліку: обов’язково виконати та здати звіти з 3 лабораторних робіт, обов’язково здати реферат на тему, запропоновану викладачем.


7.2 Організація оцінювання:

Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою, яка складається із 2 змістових модулів. Система оцінювання знань включає поточний, модульний та семестровий контроль знань. Результати навчальної діяльності студентів оцінюються за 100-бальною шкалою. Форми поточного контролю: оцінювання контрольних робіт, звітів з лабораторних робіт, реферату, усних відповідей під час лекції, письмових та усних самостійних завдань. Студент може отримати максимально 20 балів за оцінювання реферату, усних відповідей під час лекції, письмових та усних самостійних завдань та 20 балів за звіти про виконані лабораторні роботи. Модульний контроль: 2 модульні контрольні роботи, за які студент може отримати максимально 20 балів (по 10 балів за кожну роботу). Підсумковий семестровий контроль проводиться у формі заліку, під час якого студент може отримати максимально 40 балів.


7.3 Шкала відповідності оцінок


Відмінно / Excellent

90-100

Добре / Good

75-89

Задовільно / Satisfactory

60-74

Незадовільно / Fail

0-59

Зараховано / Passed

60-100

Не зараховано / Fail

0-59



8. Структура навчальної дисципліни. Тематичний план лекцій, лабораторних робіт та самостійної роботи


п/п

Назва теми

Кількість годин

Лекції

Лабораторні роботи

Самостійна робота

Частина 1. Макроплазмоніка

1

Вступ. Поняття поверхневого поляритона.







4

2

Поверхневі поляритони в ізотропних середовищах. Теорія.







4

3

Закон дисперсії поверхневих поляритонів. Умови виникнення поверхневих поляритонів. Енергетичні характеристики та довжина вільного пробігу поверхневих поляритонів.







4

4

Плазмові поверхневі поляритони в металах.







4

5

Поверхневі фононні поляритони в діелектриках.







4

6

Поверхневі поляритони в тонких плівках.

4




2

7

Експериментальні методи дослідження поверхневих поляритонів у випадку плоских границь розділу.

Класифікація методів. Метод порушеного повного внутрішнього відбивання (ППВВ). Комбінаційне розсіяння.



4




2




Модульна контрольна робота 1







2

Частина 2. Наноплазмоніка

8

Поглинання та розсіяння світла нанокомпозитами, що містять сферичні наночастинки, малі порівняно з довжиною хвилі світла. Теорія Мі розсіяння та поглинання світла ізольованими сферичними наночастинками.

4

6

4

9

Теорія Максвела-Гарнета ефективного середовища для двокомпонентної гетеросистеми (нанокомпозита).

4

5

2

10

Поверхневі (локальні) моди (елементарні збудження) в сферичних частинках.

2




2

11

Поверхневі плазмони в металевих наночастинках.

4

5

2

12

Поверхневі фонони в мікро- та наночастинках полярних діелектриків та напівпровідників.

2




2

13

Підсилення локального електричного поля біля поверхні металевих наночастинок при збудженні поверхневих плазмонів. Ефекти підсилення фотолюмінесценції металевих наночастинок.

4




2

14

Поверхневі моди несферичних частинок.

2




2

15

Оптичні властивості впорядкованих масивів металевих наноциліндрів та нанодротів. Металеві нанодроти як плазмонні резонатори та хвилеводи.

2




2




Модульна контрольна робота 2








2




ВСЬОГО

32

16

42


Загальний обсяг 90 год.4, в тому числі:

Лекції – 32 год.

Лабораторні заняття – 16 год.

Самостійна робота – 42 год.



9. Рекомендовані джерела:
Основна: (Базова)

  1. О. А. Єщенко, «Плазмоніка» // К., Фенікс, 2013, 176 ст.

  2. Н.Л. Дмитрук, В.Г. Литовченко, В.Л. Стрижевский, «Поверхностные поляритоны в полупроводниках и диэлектриках» // К., Наукова думка, 1989, 376 ст.

  3. Є.Ф. Венгер, А.В. Гончаренко, М.Л. Дмитрук, „Оптика малих частинок і дисперсних середовищ”// К., Наукова думка, 1999, 348 ст.

  4. U. Kreibig, M. Vollmer, “Optical Properties of Metal Clusters” // Berlin, Springer, 1995.


Додаткова:

  1. А.С. Давыдов, «Теория твердого тела» // М., Наука, 1976, 639 ст.

  2. Н. Ашкрофт, Н. Мермин, «Физика твердого тела (том 1)» // М., Мир, 1967, 400 ст.

  3. Ч. Киттель, «Квантовая теория твердых тел» // М., Наука, 1967, 492 ст.

  4. С.И. Пекар, „Кристалооптика и добавочные световые волны” // К., Наукова думка, 1982, 296 ст.

  5. В.М. Агранович, В.Л. Гинзбург, «Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов» // М., Наука, 1979, 433 ст.

  6. І.М. Дмитрук, О.А. Єщенко, „Спектроскопія кристалів” // К., ВПЦ «Київський університет», 2006, 147 ст.




1 Робоча програма навчальної дисципліни є нормативним документом вищого навчального закладу і містить виклад конкретного змісту навчальної дисципліни, послідовність, організаційні форми її вивчення та їх обсяг, визначає форми та засоби поточного і підсумкового контролів.

2 Розробляється лектором. Робоча програма навчальної дисципліни розглядається на засіданні кафедри (циклової комісії – для коледжів), науково-методичної комісії факультету/інституту (раді навчального закладу - коледжу), підписується завідувачем кафедри (головою циклової комісії), головою науково-методичної комісії факультету/інституту (головою ради) і затверджується заступником декана/директора інституту з навчальної роботи (заступником директора коледжу).

3 У випадку читання дисципліни, яка не є профільною для факультету чи інституту обов’язковим є погодження з науково-методичною комісією профільного факультету. У випадку економічних та юридичних наук погодження із предметною комісією з економічних та юридичних наук при Науково-методичній раді Університету.

заповнюється за необхідністю, наприклад для практик, лабораторних курсів тощо.




4 Загальна кількість годин, відведених на дану дисципліну згідно навчального плану.



Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка