Реферат: Рабочей программы учебной дисциплины Х «Современные методы физических исследований»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный педагогический университет»


АННОТАЦИЯ


РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ х


«Современные методы физических исследований»


Уровень основной образовательной программы: бакалавриат


Направление подготовки: 050100.62 «Педагогическое образование»


Профиль: 050100.07.62 «Физика»


Форма обучения: очная


Кафедра: общей физики


Разработчик: Гольдфарб М.В.

Трудоемкость дисциплины 2 зачетные единицы

Количество часов 72

В.т.ч. аудиторных 24; внеаудиторных 48

Форма отчетности зачет


г. Воронеж – 2011 г.



^ ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целями освоения дисциплины «Современные методы физических исследований» являются:

Формирование теоретической и практической профессиональной подготовки к преподаванию физики в общеобразовательных учреждениях;

свести разрозненные специфические физические знания в единую систему;

создать у студентов системные представления о роли физической науки в познании материального мира.

В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции:

Общекультурные:

ОК-1 в части: владеет культурой мышления; способен к обобщению, анализу и восприятию информации.

ОК-2 в части: способен анализировать мировоззренческие проблемы

ОК-4 в части: способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной деятельности.

ОК-6 способен логически верно строить устную и письменную речь


Общепрофессиональные:

ОПК-1 в части: обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности.

ПК-8 в части: способен разрабатывать культурно-просветительские программы для различных категорий населения.


Специальные:

СК-2 в части: демонстрирует представление о современных тенденциях развития физики.

СК-3 в части: понимает значение экспериментального метода физической науки.




^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Введение. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ (2ч.)

Методы измерений: отклонений, разностный, нулевой. Стратегии измерений: когерентные и случайные выборки, мультиплексирование. Погрешности аналоговых и цифровых измерительных устройств. Систематические и случайные ошибки. Источники ошибок. Помехи, шумы. Характеристики измерительных систем: чувствительность; порог обнаружения; разрешающая способность; динамический диапазон; нелинейность, полоса пропускания. Статистические и спектральные характеристики случайных величин. Функция распределения случайной величины.

^ Тема I. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ (2ч.)

Процессы переноса при различных давлениях и температурах: диффузия, эффузия (температурная транспирация), вязкость, теплопроводность. Физические границы низкого, высокого и сверхвысокого вакуума. Различные режимы течения газа. Методы получения вакуума. Классификация вакуумных насосов по принципу их действия. Измерение давления в вакуумных системах. Механические, тепловые и ионизационные манометры, принципы их действия. Стационарные и импульсные методы получения высоких давлений. Методы измерения высоких давлений. Механические и пьезоэлектрические датчики давления.

 ^ Тема II. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ (2ч.)

Температура равновесных систем. Распределения Больцмана и Максвелла. Неравновесные системы. Частичное термодинамическое равновесие. Контактные и бесконтактные методы измерения температуры. Измерение температуры контактными механическими и электрическими методами. Термоэлектрические преобразователи; принципы их действия, рабочий диапазон.

^ Тема III. ИЗМЕРЕНИЕ И ГЕНЕРАЦИЯ ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ. (2ч.)

Равновесное тепловое излучение. Формула Планка. Яркостная, цветовая и радиационная пирометрия. Источники излучения в различных спектральных диапазонах. Примеры источников равновесного и неравновесного излучения. Основные характеристики приемников излучения. Законы внешнего фотоэффекта. Приемники излучения на основе внешнего фотоэффекта. Фотопроводимость; роль примесей. Принцип действия фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), коэффициент усиления. Термоэлектронная эмиссия, закон Ричардсона. Приемники излучения для различных спектральных диапазонов.

^ Тема IV. СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ.(4ч.)

МАСС-СПЕКТРОСКОПИЯ. Метод масс-спектрального анализа. Методы ионизации. Мягкие и жесткие методы ионизации. Методы ионизации исследуемых образцов газов и твердых тел: ионизация электронным ударом, химическая ионизация, фотоионизация, полевая ионизация,, бомбардировка быстрыми атомами. Методы ионизации при исследовании биологических молекул.

ХРОМАТОГРАФИЯ. Хроматографический метод анализа смеси веществ. Физическая и химическая адсорбция.. Принципиальное устройство и схема работы хроматографа.

МАГНИТНАЯ РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ . Магнитные моменты электрона, ядер и атомов. ЯМР-активные ядра. Спин в постоянном магнитном поле. Магнитный момент и ларморова прецессия. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Химический сдвиг: константа экранирования.

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Сверхтонкая структуры спектра ЭПР. Структурные и динамические характеристики вещества, определяемые методами ЭПР. Сопоставление частотных диапазонов ЭПР и ЯМР.

ОПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ. Классы спектральных приборов: спектроскопы, спектрографы, монохроматоры, полихроматоры. Прохождение света через поглощающую среду. Сечение поглощения. Закон Ламберта-Бугера-Бэра. Спектры поглощения, испускания и рассеяния. Люминесценция и флуоресценция.

Линейная лазерная спектроскопия. Когерентное оптическое усиление в активной среде. Пороговая инверсная заселенность уровней. Газовые, твердотельные, жидкостные лазеры. Преимущества применения лазеров в качестве источников возбуждения спектра.


^ 3. Образовательные технологии

№ п/п

Виды учебной работы

Образовательные технологии



Лекция

проблемная, визуализация через компьютерные презентации, в режиме диалога (20%)



Практическое занятие

Ролевое построение семинара – докладчик и оппоненты. (100%)



Коллоквиум

Традиционная форма



^ 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Основная литература

Отто М. Современные методы аналитической химии. Т. 1, 2. М.: Техносфера, 2004.

Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. М., Мир, 2003.

Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. Высшая школа, 2002.

Дубнищев Ю.Н. Колебания и волны. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2004.

Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М.: КомКнига, 2006.

А.Т.Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.

Родин В.В. Методы магнитного резонанса. Учебное пособие. /М.: МФТИ, 2004.

Чижик В.И. Ядерная магнитная релаксация. СПб.: Изд. С.-Петербургского университета, 2004.

Максимычев А.В. Ядерный магнитный резонанс высокого разрешения. Лабораторная работа. /М.: МФТИ, 2006.

Пергамент М.И. Методы исследований в экспериментальной физике. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010

^ 4.2. Дополнительная литература

Драго Р. Физические методы в химии. Т. 1,2. М.: Мир, 1981.

Бенуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии. М: Мир, 1985

Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. М.: Постмаркет, 2000.

Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 2000.

Семененко К.Н. Проблемы и перспективы современной химии высоких давлений. СОЖ, 2000, №5, с.58-64.

4.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Стариковская С.М. Физические методы исследования. Семинарские занятия.. Методы измерения температуры. Учебно-методическое пособие /М.: МФТИ, 2006.

http://bio.fizteh.ru/student/files/fizmetody