ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
Ветров С.Я., Тимофеев И.В., Тимофеев В.П.
ОПТИКА ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ
Методические указания к
практическим занятиям
Красноярск
2008
УДК 535
Оптика фотонных кристаллов: Методические указания к практическим занятиям студентов, обучающихся в магистратуре направления 140400 «техническая физика» по программе 140400 «Оптическая физика и квантовая электроника» / Сост. С.Я. Ветров, Тимофеев И.В., Тимофеев В.П. ИПК СФУ, Красноярск , 2008. – 75 с.
© СФУ, 2008
Печатается в авторской редакции
Дисциплина «Оптика фотонных кристаллов» изучается студентами в рамках магистратуры направления 140400.68 «Техническая физика» по программе (специализации) 140400.68.10 «Оптическая физика и квантовая электроника». В соответствии с учебным планом магистратуры, на ее освоение отводится 3 часа в неделю в осеннем семестре первого курса обучения, из которых 1 час занимают практические занятия.
Согласно учебной программы, дисциплина поделена на три модуля. В первом из них («Распространение электромагнитных волн в веществе») рассматриваются способы описания оптических процессов, протекающих при распространении волн в обычных кристаллах. Во втором («Фотонные кристаллы и их получение») описываются фотонные кристаллы, как новый класс искусственных оптических материалов с широкими возможностями практических приложений, их особенности и способы получения. В третьем («Исследование оптических свойств фотонных кристаллов») рассматриваются отдельные результаты, полученные при проведении научных исследований фотонных кристаллов. Каждый модуль, в свою очередь, поделен на тематические разделы. Поэтому при составлении задачника для настоящих методических указаний авторы сочли необходимым сделать его структуру аналогичной.
Знакомство с методическими указаниями следует начать с их первого раздела, в котором разбирается общий порядок проведения аудиторных практических занятий. Он устанавливает последовательность действий преподавателя, ведущего занятия, и студентов в течении двух академических часов, отводимых на одно аудиторное занятие.
Затем необходимо перейти к ознакомлению с планом аудиторных занятий (второй раздел). Он представляет перечень всех занятий с указанием их темы и содержания. Кроме того, в нем приведено содержание каждого домашнего задания с точным указанием объема и источника. Структура занятия является стандартной и включает в себя краткий анализ результатов выполнения студентами домашнего задания, их устный опрос по теоретическому материалу, который было задано выучить, решение задач по теме занятия. Структура домашнего задания также является стандартной и включает в себя решение задач по теме прошедшего аудиторного занятия и подготовку теоретического материала по теме следующего.
Третий раздел указаний посвящен самостоятельной работе студентов. В нем, собственно, и обсуждается процедура выполнения домашнего задания. Но кроме этого здесь обсуждаются и другие аспекты самостоятельной работы (такие как выполнение семестрового задания по решению комплекта из шести задач, допуск к экзамену и другие).
Часть задач, предназначенных для практических занятий, была взята из доступной для авторов литературы, которая приведена в конце указаний. Другая часть была составлена авторами. Обе части объединены в единый задачник, приведенный в четвертом разделе. В нем задачи расположены в соответствии с тем порядком, который был выбран при делении теоретического курса на модули и разделы. В условиях большинства задач делаются ссылки на материал лекционного курса (формулы, уравнения и их решения, рисунки, графики и т.д.). Поэтому при решении задач лекции нужно обязательно иметь при себе.
В пятом разделе приведены примеры решения некоторых задач, сопровождаемые подробными методическими комментариями и советами. На этих примерах студенты могут детально ознакомиться с различными методическими приемами процедуры решения оптико-физических задач.
1. Практические занятия, проводимые в аудитории, начинаются с того, что преподаватель напоминает студентам тему занятия. Он также напоминает, какие теоретические вопросы следовало к этому занятию подготовить и какие задачи следовало решить. После этого он переходит к устному опросу студентов по теоретическому материалу. Задаваемые при этом вопросы, в основном, состоят из тех, что приведены в конце перечня задач того раздела, к которому относится тема занятия. Ответы оцениваются преподавателем и оценки заносятся в его журнал.
2. После устного опроса преподаватель переходит к работе над решением задач. В начале он раздает студентам проверенные им домашние работы, которые они выполнили на отдельных листках и сдали еще на прошлом уроке. Оценки за них также выставляются в журнал преподавателя. Затем преподаватель собирает листки с выполненным домашним заданием, которое студенты подготовили к текущему занятию по теме прошлого урока, и начинает обсуждение этой темы. Цель этого обсуждения состоит в том, чтобы выяснить, какие вопросы вызвали особые трудности при выполнении задания. Если таковые имелись, то они устраняются путем решения «трудных» задач у доски теми студентами, которые с ними справились. Если же трудности отсутствовали, то преподаватель переходит к решению задач по теме данного занятия.
3. Для их решения преподаватель вызывает к доске кого-либо из студентов. Остальные студенты решают эти задачи в своих тетрадях. Преподаватель руководит этим процессом и направляет его. На отдельные, с его точки зрения – трудные, моменты обращается особое внимание и указывается, как их обойти. Знания вызванного к доске студента и его подготовленность к уроку также оцениваются с занесением соответствующей оценки в журнал преподавателя.
4. За пять минут до окончания занятия преподаватель выдает очередное домашнее задание, которое состоит из теоретической части (темы следующего занятия) и практической (решения задач). Он обращает внимание студентов на те «подводные камни», которые могут им встретиться при его выполнении и дает рекомендации по их преодолению.
Тема занятия:
Уравнения Максвелла. Граничные условия. Различные типы сред. Волновое уравнение и монохроматические плоские волны. Некоторые параметры среды. Распространение лазерных импульсов, групповая скорость.
Содержание занятия:
1. Решение задач (1.1.2; 1.1.3; 1.1.11 а, б) на применение уравнений Максвелла и волнового уравнения для расчета различных электродинамических параметров.
2. Решение задачи (1.1.13) по распространению лазерных импульсов.
Домашнее задание:
1. Теоретическая подготовка по материалу лекций №№1 и 2.
2. Решение задач №1.1.14; 1.1.15; 1.1.16.
3. Теоретическая подготовка по материалу лекций №№3 и 4.
Тема занятия:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
