Detekcja promieniowania elektromagnetycznego

Optyka okularowa z elementami optometrii

Ogólnoakademicki

Wymagania wstępne i formalne:

Wymagania wstępne: znajomość praw fizyki i podstaw matematyki wyższej, podstaw mechaniki kwantowej i statystycznych metod opracowania danych pomiarowych.

1. J. Piotrowski, A. Rogalski, Półprzewodnikowe detektory podczerwieni, WNT

2. Z. Piątek, P. Jabłoński, Podstawy teorii pola elektromagnetycznego, Wydawnictwo Naukowe PWN

Cele przedmiotu:

C1. Zapoznanie studentów z własnościami i sposobami detekcji promieniowania elektromagnetycznego.

C2. Wykształcenie umiejętności obsługi detektorów promieniowania elektromagnetycznego.

A. Problematyka wykładu

1. Widmo promieniowania elektromagnetycznego, pr. Lamberta.

2. Prawa promieniowania ciała doskonale czarnego i ciał rzeczywistych (Plancka, Wiena, Stefana-Boltzmanna, Kirchhoffa)

3. Termiczne i nietermiczne źródła promieniowania.

4. Emisja spontaniczna i wymuszona. Współczynniki Einsteina.

5. Podstawy fizyki laserów.

6. Oddziaływanie promieniowania z materią.

7. Podstawy fizyki półprzewodników. Złącza półprzewodnikowe.

8. Detektory promieniowania elektromagnetycznego – klasyfikacja, budowa, parametry.

9. Detektory termiczne.

10. Detektory fotonowe.

11. Spektrometry pryzmatyczne i siatkowe.

12. Interferometry.

13. Elektroniczne układy przetwarzania sygnału.

B. Problematyka laboratorium

Rodzaje, budowa i fizyczne podstawy działania detektorów promieniowania elektromagnetycznego, pomiary wykonywane za pomocą tych detektorów, analiza wyników tych pomiarów.

1. A. Rogalski, Z. Bielecki, Detekcja sygnałów optycznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2020.

2. W. Gwarek, T. Morawski, Pola i fale elektromagnetyczne, WNT

3. W. Demtröder, Spekroskopia laserowa, Wydawnictwo Naukowe PWN

Student w zakresie wiedzy:

Omawia rodzaje i właściwości różnych typów promieniowania elektromagnetycznego.

Opisuje podstawy fizyczne emisji i detekcji promieniowania elektromagnetycznego.

Wymienia źródła i detektory stosowane w zakresie mikrofal, IR,VIS, UV oraz X.

Wyjaśnia mechanizmy oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią.

Student wymienia i opisuje elementy budowy detektorów promieniowania elektromagnetycznego oraz wyjaśnia zasadę ich działania.

Interpretuje jednostki fotometryczne i energetyczne.

Definiuje prawa Plancka, Wiena, Stefana-Boltzmanna i Kirchhoffa.

Wymienia i poprawnie wyjaśnia metody i techniki pomiarowe promieniowania elektromagnetycznego.

Omawia statystyczne metody opracowania wyników pomiarów.

Wymienia zasady bezpieczeństwa pracy stosowane w pracowni fizycznej oraz skutki ich nieprzestrzegania.

Student w zakresie umiejętności:

Dobiera właściwą metodę detekcji do danego rodzaju promieniowania elektromagnetycznego

Posługuje się aparatem matematycznym do rozwiązywania zadań rachunkowych i problemowych z zakresu detekcji promieniowania elektromagnetycznego.

Przeprowadza pomiary pola elektromagnetycznego z wykorzystaniem wybranych detektorów.

Analizuje otrzymane wyniki i poprawnie wyciąga wnioski.

Wypowiada się precyzyjnie na tematy dotyczące rozważanych zagadnień z zakresu detekcji promieniowania elektromagnetycznego.

Zdobywa wiedzę i rozwija swoje umiejętności przy wykorzystaniu różnych źródeł wiedzy.

Wykorzystuje wiedzę z fizyki i informatyki do rozwiązywania problemów pojawiających się w trakcie trwania eksperymentu.

Posługuje się specjalistycznym programami komputerowymi do opracowania danych pomiarowych.

Przygotowuje sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych zgodnie z ustalonymi zasadami.

Stosuje zasady bezpieczeństwa pracy w pracowni fizycznej.

Stosuje zasady z zakresu ochrony własności intelektualnej przy pisaniu prac pisemnych.

Student w zakresie kompetencji społecznych:

Dąży do ciągłego dokształcania się i podnoszenia kompetencji osobistych i społecznych.

Starannie przygotowuje się do zajęć.

Pracuje indywidualnie lecz również angażuje się w pracy zespołowej.

Stara się pogłębiać własną wiedzę i umiejętności jako eksperymentatora.

Dba o powierzoną aparaturę i sprzęt używany w eksperymencie.

Docenia znaczenie uczciwości intelektualnej i postępuje etycznie.

Ocena poprawności pisemnego sprawdzianu

Ocena rozwiązywania zadań rachunkowych.

Ocena pracowitości i zaangażowania podczas zajęć.

Sprawdzenie wiedzy dotyczącej tematyki ćwiczeń laboratoryjnych

Ocenienie praktycznego przygotowania do eksperymentu i jego przeprowadzenie.

Ocena opracowania danych pomiarowych.

Ocena prac pisemnych. Obserwacja.

Ocena końcowa z laboratorium