«Техникалық физика» мамандығы үшін

5В072300- «Техникалық физика» мамандығы үшін

«Кванттық электрониканың физикалық негіздері»
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ


ОҚЫТУШЫҒА АРНАЛҒАН ПӘННІҢ

ЖҰМЫС ОҚУ БАҒДАРЛАМАСЫ

Семей

2012
Алғы сөз
1 ҚҰРАСТЫРЫЛДЫ

Құрастырушы ________ 2011 ж. Ботатаев В.У., «Физика және электротехника» кафедрасының аға оқытушысы

2.1 «Физика және электротехника» кафедрасының отырысында

№ _1_ хаттама _5 қыркүйек__ 2011 ж.

Кафедра меңгерушісі _______ З.А. Паримбеков

3.1 Ақпараттық коммуникациондық технология факультетінің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында

№ ____ хаттама ______________2011 ж.

Төраға ________ С.Б. Кайсанов

4.1 Университеттің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында құпталып және баспаға ұсынылды

№ _____ хаттама _______________ 2011 ж.

ОӘК төрағасы __________ Б.А. Рскельдиев

1. 
   Қолданылу аумағы
   
2. 
   Номативтік сілтемелер
   
3. 
   Жалпы мағлдұматтар
   
4. 
   Оқытушыға арналған пәннің жұмыс оқу бағдарламасы
   
5. 
   Студенттердің өздік жұмысына арналған тақырыптар тізімі
   
6. 
   Пәннің оқу-әдістемелік картасы
   
7. 
   Оқу-әдістемелік әдебиетпен қамтылу картасы
   
8. 
   Әдебиеттер
   

1. 
   ҚОЛДАНЫЛУ АУМАҒЫ
   

050723 –«Техникалық физика» мамандығы бойынша оқитын студенттері үшін оқу-әдістемелік кешенге кіретін оқытушыға арналған пәннің жұмыс оқу бағдарламасы

Аталған «Кванттық электрониканың физикалық негізі» пәнінің оқытушыға арналған жұмыс оқу бағдарламасы төмендегі құжаттарға сүйене отырып жасалынып, осы пән бойынша оқу процесін ұйымдастыру талаптарын тағайындайды:

050604-«Физика» мамандығының мемлекеттік жалпы міндетті стандарты, ҚР МЖМБС 3.08.319 – 2006 Қазақстан білім және ғылым министрлігінің №779 23 желтоқсан 2005 ж. бұйрығымен бекітілген.

- СТУ 042-08-РГКП-СГУ-8-2007 университет стандарты «Пәннің оқу-әдістемелік кешендерін әзірлеуге және рәсімдеуге қойылатын жалпы талаптар»

- ДП 042-08.10.10.12-2007 «Пәннің оқу-әдістемелік кешенінің құрылымы мен мазмұны»

3. ЖАЛПЫ МАҒЛҰМАТТАР

3.1. Пәннің мазмұнының қысқаша сипаттамасы.

«Кванттық электрониканың физикалық негізі» курсының негізгі мақсаты – студенттерді кванттық генераторлардың жұмысының физикалық негіздерімен, индукцияланған сәулелерді күшейту және өндіру (генерациялау) принциптерімен, әртүрлі лазерлерде инверсиялық күйлерді іске асырудың техникалық әдістерін зерттеу жұмыстарымен, кванттық генераторларды техника және ғылым салаларында қолдану мүмкіншіліктері мен келешектегі даму перспективаларымен таныстыру, студенттерді опто-, нано- және микросұлбаларды практикада кеңінен қолдануға машықтандыру, олардың білім жүйесін, біліктілігін қалыптастыру.

3.2 Курсты оқыту міндеттері – студенттер сапалылық күшейту коэффициенті, спектрлік сызықтардың ені, қуаты т.б. кванттық генераторлардың сипаттамаларын бағалайтын әдістерді игерген, инверсиялық күйге қатысты физикалық процестермен танысқан, кванттық генераторлардың кванттық-статистикалық теориясының идеясын оқып-білген, микро және наноэлектрониканың физикалық негіздері, сонымен қатар оларды қолдану мүмкіншіліктернің қазіргі заманғы және келешктегі мәселері туралы студенттердің теориялық дайындығы ғылыми практикалық көз қарасы қалыптасқан болуы шарт.

3.3 Оқытуда қойылатын мәселелер: Осы пәнді оқып үйренген студент квантық электрониканың негізгі ұғымдары мен негізгі заңдарын білуі тиіс, электроникада шешілетін мәселерді қоя біліп, шешу әдістерін үйренуі керек, әрі жеке физикалық жүйелер параметрінің гаусстық және халықаралық бірлік жүйесі бойынша алынған сан мәндерін таба білуі керек.
3.4.Курсты оқығаннан соң студент

білуі керек:

негізгі заңдылықтарды, олардың жүру ерекшеліктерін;

негізгі түсініктер, шамалар, математикалық өрнектері және өлшем бірліктері;

игеруі керек:

электротехниканы, жалпы физиканы, кванттықтеорияны;

кванттық электрониканың фундаментальды заңдарымен негізгі түсініктерін;

есте ұстауы керек:

пәннің негізгі қағидаларын, шамаларын, заңдарын, есепті шығару әдістерін; математикалық аппаратты, қазіргі заман өндірісінде және ғылымда алатын орыны мен атқаратын ролі;

оптоэлектроника аспаптардың сипаттамаларын анықтауға машықтану;

негізгі құбылыстар, олардың табиғаттағы және техникада қолданылуы;

олардың математикалық сипаттамасы;

білуі керек:

Қатты денелердің физикасы, кванттық электроника, микро- және наноэлектроника пәндерімен шұғылдану барысында кездесетін теориялық және практикалық мәселерді шешуді

3.5 Курстың пререквизиті:

«Кванттық электрониканың, микро- және наноэлектрониканың физикалық негіздері» курсының теориялық мазмұны кванттық физиканың негізгі, оптика, статистикалық физика, электрлік және магниттік құбылыстар физикасы, кванттық механика, толқындар теориясы, тербелістер теориясы, статистикалық радиофизика, радиоэлектроника пәндерінің негізінде жоғары оқу орындарының бағдарламаларының білім деңгейлеріне сәйкес қарастырылады.;

3.6 Курстың постреквизиті:

Физикалық оптика, шалаөткізгіш аспаптар теориясы пәндері.

Курсты оқып бітірген студенттер алған білімі және игерген біліктілігі бойынша мына талаптарға сәйкес машықтанған болуы керек:

- қатты денелер физикасы, кванттық электроника,

- оптоэлектроника

1 кесте – оқу жұмыс жоспарынан көшірме

Тақырыптын аты және мазмұны	Сағат саны		Әдебиеттер
1	2		3
Дәріс сабақтары
1. Кіріспе. Кванттық электрониканың, микро және наноэлектрониканың физикалық негіздері курсының мақсаттары мен міндеттері. Кванттық электрониканың, микро және аноэлектрониканың шығу және даму тарихы.	1
2. Жарықтың кванттық тегі, еріксіз (мәжбүр) сәуле шығару. Эйнштейн, Дирак, Мадерлердің еңбектері. Таунс, Прохоров, Басовтардың еңбектері. Үш деңгейдің әдісі, ашық резонаторлар теориясы.	1	[8.2.5]-371-378 б
3. Лазерлер және оларды ғылым мен техника салаларында қолдану. Ақпараттарды өңдеу, сақтау және таратудың оптикалық әдістері.	1	[8.2.5]-373 б.
4.Оптоэлектрониканың элементтері мен аспаптары. Наноэлектрониканың даму негізіне қатысты жаңа физикалық идеялар мен құбылыстар. Наноэлектроникалық және ақпараттық жүйелерді құру барысында қазіргі жеткен жетістіктер мен проблемалар.	1
5. Еріксіз сәуле шығару. Еріксіз және тосын (спонтандық) аусы, жұтылу. Эйнштейннің коэффициенттері. Еріксіз сәулеленудің когеренттілігі, когеренттілік критериясы. Сәулелік сызықтардың ені. Энергия мен уақыттың анықталмағандық қатынасы. Лоренцтің сызықтық формасы. Гаусс формасы. Спектральдық форм-фактор.	1	[8.2.5]-372 б. [8.2.6]-232 б
6. Инверсиялық ортада сәуленің күшеюі. Сәулелену энергиясын күшейту шарты. Инверсиялық жайғасу (қоныстану). Теріс температура. Шекті температура. Жүйе күйінің ықтималдығының энергияға тәуелдігі.	1	[8.2.5]-373 б,106 б
7. Лазерлер-күшейткіштер. Күшейту коэффициенті. Кванттық күшейткіш шуылы.	1
8. Инверсиялық ортадағы сәуле шығару (сәуленің генерациялануы). Ашық резонатор және оның сапалылығы. Резонатордық регенерациясы. Өздігінен қозу шарты. Өндіру (шығу) жиілігі. Ли және Фокс талдауы. Резонатордың жаңалық ретінде ашылуы.	1	[8.2.5]-373-376 б
9. Кванттық генераторлардың модасын синхрондау. Активтік және пассивтік синхрондау. Жиілігі жоғары импульстік өріс модасының синхрондау құбылысын талдау.	1	[8.2.5]-373-376 б
10. Лазердік түрлері. Газдық (атомдық) лазерлер. Гелий-неондық лазер. Инверсиялық деңгейлердің құрылу сұлбасы. Негізгі сипаттамалар. Молекулалық лазерлер. Молекулалық спектрлер. СО2-лазерлері. Рубиндік және неодимдік лазерлер. Шалаөткізгіштік лазерлер.	1	[8.2.6]- 235-246 б [8.2.5]-374 б
11. Лазерлердің физикалық ерекшеліктері және олардың артықшылықтары мен кемшіліктері. Кванттық генераторларды ақппараттық технология саласына (компьютерлер, байланыс техникасы), ядролық физикада, халық шаруашылығына қолдану.	1	[8.2.5]- 375 б
12. Микроэлектроника. Жарықтың затпен өзара әсерлесуі және физикалық оптиканың элементтері. Шала өткізгіш диод және оны қолдану. Танзистор және оны қолдану. Биполярлық транзисторлар.	1	[8.2.5]- 404-406 б
13. Фотоқабылдағыштар. Оптикалық сигналдарды қабылдағыштардың техникалық сипаттамалары. Шала өткізгіштік фотоқабылдағыштар. Фоторезисторлар. Фотодиодтар. фотодиодтар. Фототранзисторлар. Фотоқабылдағыштардың сезгіштік табалдырығы және шуылы. Күн элементтері, олардың жүктемелік сипаттамасы және п.ә.к.-і. Күн батареясы.	1	[8.2.5]- 393 б
14. Оптотрондар. Оптрондардың түрлері. Оптикалық жады құрылғысы. Талшықтық жарық өткізгіш (светавод).	1
15. Наноэлектрониканың физикалық негіздері. Наноэлектроника –ХХІ ғасырдың ақпараттық жүйесінің негізі. Элементарлық наноқұрылымдар – кванттық шұңқырлар, кванттық жіптер, кванттық нүктелер және кванттық шала өткізгіштік асқынторлар.	1
Зертханалық сабақтар
Зертх.№1,2. Жартылай өткізгішті диодтарды зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх. №3,4 Стабилитрон және стабисторды зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх.№5,6 Ортақ базаға қосылған биполярлы транзисторды зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх.№7,8 Резонансты контур. Тізбекті және параллельді контурларды зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх. №9,10 Эмиттерлік және бастау қайталағыштарын зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх№11,12 Импульстік санағыштар. Импульстік санағыштардың күйлерін индикациялау.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх.№13,14. RLС – контурындағы өшетін тербелістерді зерттеу.	2	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.
Зертх.№15 қорытынды сабақ.	1	Магер Е.В., Тауасров С.Б., Алмасбеков Н.Е. Статистические методы радиофизики и электроники. –Алматы: Қазақ университеті, 2002, 117 с.

5. СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫНЫҢ ТАҚЫРЫПТАРЫ

СМӨЖ

1. Инверсиялық ортаның екі деңгейлі моделі. Бозе-Эйнштейн үлестіруі. Планктың өрнегі.

2. Сәулеленудің тығыздық функциясы.

3. Сәулелену сызықтарының спектральдық ені. Формфактор.

4. Кванттық генераторлардың резонаторларының сипаттамалары..

5. Резенаторда сәуленің күшеюі, жұтылуы.

6. Резонатордың орнықтылығы. Сфералық және жазық резонаторлар.

7. ОКГ-лардыңфизикалық сипаттамалары.

8. Әртүрлі текті (атомдық, молекулалық, шала өткізгіштік т.б.) лазердің жұмыс істеу принциптерінің физикалық негіздері.

9. ОКГ-лардың сипаттамаларын бағалайтын физикалық шамалар: қуат, толқын ұзындығы, сәулелік сызықтарының ені, сапалылық, синхронизация т.б.

10. Шала өткізгіш диодтар.

11. ауысымды диодтардың жұмыс параметрлеріне есеп жасау.

12. Транзисторлар.

13. Транзисторлардағы физикалық процестер және олардың параметрлерін анықтау, есеп жасау.