《激光光譜學(xué)》課程教學(xué)大綱

《激光光譜學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱激光光譜學(xué)LaserSpectroscopy課程編碼SCC621921020開課院部理學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機0實踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程課程簡介（限選）光譜學(xué)是通過物質(zhì)(原子、分子、團族等)對光的吸收與發(fā)射，研究光與物質(zhì)相互作用的一門學(xué)科。激光的出現(xiàn)給光譜學(xué)賦予了新的生命力，特別是可調(diào)諧激光器的出現(xiàn)和發(fā)展，使光譜學(xué)發(fā)生了革命性的變化，使它發(fā)展成為一門新的學(xué)科——激光光譜學(xué)。激光光譜學(xué)既是傳統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)科(物理、化學(xué)、生物、天文學(xué)等)的重要研究手段，又是許多在應(yīng)用學(xué)科中不可缺少的探測與分析方法。本課程系統(tǒng)地介紹激光光譜技術(shù)原理及其各種應(yīng)用技術(shù)。通過光譜的研究，學(xué)生可以得到原子、分子等的能級結(jié)構(gòu)、能級壽命、化學(xué)鍵的性質(zhì)、反應(yīng)動力學(xué)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息。通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生系統(tǒng)地掌握有關(guān)激光光譜學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，熟悉多種激光光譜技術(shù)方法，了解激光光譜學(xué)與其他學(xué)科、技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展?fàn)顩r，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及今后的工作打下堅實基礎(chǔ)Spectroscopyisthroughthematerial(atoms,molecules,groups,etc.)ontheabsorptionandemissionoflight,lightandmaterialinteractionofadiscipline.Theemergenceofthelasergivesthespectrumanewvitality,especiallytheemergenceanddevelopmentoftunablelasers,sothatthespectrographicrevolutionhaschanged,itdevelopedintoanewdiscipline-laserspectroscopy.Laserspectroscopyisnotonlyanimportantresearchmethodoftraditionalbasicdisciplines(physics,chemistry,biology,astronomy,etc.),butalsomanyindispensabledetectionandanalysismethodsinapplieddisciplines.Thiscoursesystematicallyintroducestheprincipleoflaserspectroscopyanditsvariousapplicationtechniques.Throughthestudyofthespectrum,studentscangettheatomic,molecularandotherenergylevelstructure,energylevellife,thenatureofchemicalbonds,reactionkineticsandotheraspectsofthematerialstructureoftheinformation.Throughthecourseofthiscourse,studentsmasterthebasicknowledgeoflaserspectroscopy,familiarwithavarietyoflaserspectroscopytechniquestounderstandthelaserspectroscopyandotherdisciplines,technologycombinedwiththedevelopmentoflearningforthefollow-upcoursesandthefutureWorktolayasolidfoundation負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能將相關(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于光電信息相關(guān)領(lǐng)域工程問題的推演和分析是1.31.32M2目標(biāo)2：能認(rèn)識到解決問題有多種方案，能運用學(xué)到的基本原理、通過相關(guān)文獻等尋求復(fù)雜工程問題合理的解決方案，獲得有效結(jié)論是2.32.33M3目標(biāo)3：能夠基于科學(xué)原理，通過文獻研究或相關(guān)方法，對光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案進行調(diào)研和分析是4.14.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章導(dǎo)論本章的重點和難點：激光光譜學(xué)簡介，原子光譜，分子光譜////21.11.1緒論激光光譜學(xué)的發(fā)展歷史，研究對象，應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展前景M10.5講授0.5查閱資料31.21.2原子光譜和分子光譜原子的殼層結(jié)構(gòu)，原子基態(tài)的電子組態(tài)，分子的鍵連，雙原子分子的電子態(tài)，分子光譜和分子能級M13.5講授、討論3.5查閱資料4第二章第二章光譜學(xué)基礎(chǔ)知識本章的重點和難點：光譜學(xué)的基本概念，光譜的線型和展寬////52.12.1光在介質(zhì)中的傳播，能級躍遷經(jīng)典原子的振蕩，原子系統(tǒng)的吸收與色散，能級的布居，愛因斯坦躍遷幾率M10.5講授0.5自學(xué)資料62.22.2光譜學(xué)基本概念光譜特征，自然線寬，多普勒展寬，碰撞展寬，飽和展寬，功率展寬，均勻展寬，非均勻展寬M10.5講授0.5課后作業(yè)7第三章第三章光譜儀與弱信號檢測儀器本章的重點和難點：光柵光譜儀，干涉儀，單光子計數(shù)器////83.13.1光柵光譜儀衍射光柵，色散，分辨本領(lǐng)，閃耀光柵，光柵單色儀M12講授2課后作業(yè)93.23.2干涉儀法布里-珀羅干涉原理，角色散率，自由光譜區(qū)，掃描干涉儀，傅立葉變換光譜儀M12講授2課后作業(yè)103.33.3取樣平均器和單光子計數(shù)器取樣原理，取樣平均器，光子計數(shù)原理，光子計數(shù)器的噪聲與計數(shù)誤差M11講授1課后作業(yè)11第四章第四章激光吸收光譜技術(shù)本章的重點和難點：吸收光譜技術(shù)，耦合雙共振與快速吸收光譜技術(shù)，外場掃描吸收光譜技術(shù)，光聲與光熱光譜技術(shù)////124.14.1基本吸收光譜技術(shù)和高靈敏度吸收光譜技術(shù)Lambert-Beer定律，光譜分辨率，檢測靈敏度，頻率調(diào)制光譜技術(shù)的基本原理，腔內(nèi)吸收光譜技術(shù)的基本原理，外腔吸收光譜技術(shù)，高Q光腔，腔振鈴吸收光譜技術(shù)M24講授、討論4課后作業(yè)134.24.2耦合雙共振與快速吸收光譜技術(shù)雙共振耦合方式，雙共振耦合方式的信號特征，雙共振耦合方式的應(yīng)用，快速過程耦合雙共振基本原理，布居數(shù)調(diào)制吸收光譜技術(shù)M22講授2查閱資料144.34.3光聲與光熱光譜技術(shù)光聲光譜儀的基本結(jié)構(gòu)，光聲池，氣體光聲光譜理論，激光器腔內(nèi)光聲池光聲光譜儀，光熱偏轉(zhuǎn)，光熱偏轉(zhuǎn)實驗裝置，光熱透鏡效應(yīng)M22講授2查閱資料15第五章第五章發(fā)射光譜技術(shù)本章的重點和難點：激光誘導(dǎo)熒光光譜技術(shù)，時間分辨熒光，超聲射流技術(shù)，激光等離子體發(fā)射光譜技術(shù)////165.15.1激光誘導(dǎo)熒光光譜技術(shù)原子或分子的熒光發(fā)射，熒光的速率方程理論，二能級速率方程，三能級速率方程，分子熒光光譜，激光熒光實驗裝置，痕量分析M22講授2課后作業(yè)175.25.2時間分辨熒光熒光壽命的測量，相移法，直接記錄法，取樣法，光子計數(shù)法，時間分辨熒光譜測量M22講授2查閱資料185.35.3多光子熒光與超聲射流技術(shù)多光子激發(fā)，雙光子與多光子熒光躍遷光譜技術(shù)，超聲射流技術(shù)，光解CH自由基研究M11講授1課后作業(yè)195.45.4激光等離子體發(fā)射光譜技術(shù)等離子體，擊穿，激光等離子體，局部熱平衡，激光燒蝕與等離子體形成過程，發(fā)射光譜，雙脈沖激發(fā)，譜線的斯塔克展寬M22/2課后作業(yè)20第六章第六章拉曼散射光譜技術(shù)本章的重點和難點：拉曼散射理論，受激拉曼散射，激光拉曼光譜技術(shù)////216.16.1自發(fā)拉曼散射拉曼散射經(jīng)典理論和量子理論，激光拉曼散射光譜實驗裝置，超拉曼散射理論，表面增強拉曼散射M22講授2課后作業(yè)226.26.2受激拉曼散射受激拉曼散射的基本原理，拉曼頻移器，受激拉曼增益光譜技術(shù)，光聲拉曼光譜M22講授2課后作業(yè)23第七章第七章電離光譜技術(shù)本章的重點和難點：與激光光譜相關(guān)的電離通道////247.17.1原子、分子的高激發(fā)態(tài)研究原子與分子的自電離態(tài)，原子與分子的高激發(fā)態(tài)，原子與分子的零動能態(tài)M12講授2課后作業(yè)257.27.2光電流光譜技術(shù)及光電離光譜光電流效應(yīng)，放電管，熱離子二極管，光電流光譜原理，光電流光譜技術(shù)；光激發(fā)電離，共振電離在光譜學(xué)研究中的應(yīng)用M22講授2查閱資料四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1作業(yè)及平時考勤按章節(jié)布置作業(yè)，線上考勤及小測驗20%2文獻調(diào)研及小論文針對某一問題或研究內(nèi)容進行文獻調(diào)研并進行綜述30%3期末考試開卷或半開卷形式進行考試50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1/50%作業(yè)及考勤2M3/100%文獻調(diào)研及小論文3M2/100%期末考試4M1/50%期末考試評分等級說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-5