ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Учебно-методический комплекс по лазерной спектроскопии 6
1.1. Лазерная спектроскопия 6
1.2. Цели освоения и место дисциплины в структуре образовательной
программы 11
1.3. Содержание разделов дисциплины «Лазерная спектроскопия» 12
1.3.1. Разделы дисциплины и виды занятий 12
1.3.2. Содержание разделов дисциплины «Лазерная спектроскопия»..12
1.4. Требования к уровню освоения дисциплины «Лазерная
спектроскопия» 14
Глава 2. Общие требования к электронному методическому пособию 18
2.1. Постановка задачи при проектирование методического пособия 18
2.2. Структура электронного пособия 19
2.3. Выбор программы для разработки электронного учебного пособия... .21 Глава 3. Разработка методического пособия по выполнению
лабораторного практикума 24
3.1. Разработка структуры электронного пособия 24
3.2. Технология разработки стартовой страницы 26
3.3. Руководство пользователя 27
3.4. Методические указания по выполнению лабораторного практикума...34
3.4.1. Моды оптических резонаторов 34
3.4.2. Спектроскопия насыщения 39
3.4.3. Определение информационной меры при различной кодировки
информации в оптической эхо - голографии 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 50
ПРИЛОЖЕНИЯ 52
Лазерная спектроскопия это раздел оптической спектроскопии, методы которого основаны на использовании монохроматического излучения лазеров для стимулирования квантовых переходов между вполне определёнными уровнями энергии. Эти методы позволяют получать локальную информацию о параметрах исследуемых объектов с высоким пространственным, временным и спектральным разрешением. Преимущество лазеров над некогерентными источниками света заключается в возможности достижения большой спектральной плотности мощности, что значительно уменьшает проблемы шумов, вызванных фоновым излучением или шумами приемников.
К лазерной спектроскопии также относится и нелинейная спектроскопия, так как для реализации всех методов нелинейной спектроскопии используется лазерное излучение одной или нескольких длин волн.
Структура высшего очного образования предполагает сочетание различных видов и методов обучения: аудиторные занятия, домашняя и самостоятельная работа студентов, выполнение курсовых работ по специальности, по предметам. Аудиторные занятия, в свою очередь, делятся на лекционные, практические, лабораторные и семинарские занятия. Для изучения каждого предмета ГОС ВПО (Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования) по специальности определяет необходимое количество аудиторных занятий каждого вида, а также количество часов, выделенных на самостоятельную работу студентов.
В учебном плане специальности «педагогическое образование с двумя профилями подготовки (физика и информатика» Казанского Федерального университета на изучение дисциплины «Лазерная спектроскопия» отводится 70 часов лекций и 35 часов лабораторных занятий.
Лабораторные занятия проводятся в виде выполнения студентами заданий в компьютерных классах под руководством преподавателя. Самостоятельная работа студентов осуществляется в виде выполнения лабораторных работ в программном пакете MatLab. Целью лабораторных занятий и самостоятельной работы студентов является лучшее усвоение материала, дающегося на лекциях.
Методическое обеспечение учебного процесса является одной из важнейших его составляющих, особенно в части самостоятельной работы студентов. Связь между преподавателем и студентом не должна обрываться в тот момент, когда студент покидает аудиторию. Методические пособия, указания к выполнению лабораторных и самостоятельных работ, разработанные как дополнение к лекционному материалу, призваны осветить вопросы, встающие перед студентами в процессе выполнения ими самостоятельной работы. Материал, даваемый на лекции, как правило, носит общий характер из-за временных ограничений, а также различий в уровне подготовки студентов, различной мотивации к изучению предмета, интересу к различным разделам и аспектам данной дисциплины.
На данный момент среди учебной литературы нет такой, в которой были бы представлены указания по выполнению лабораторных работ в программном пакете MatLab по лазерной спектроскопии. Таким образом, можно сказать, что для студента является проблемой найти учебное или учебно-методическое пособие на русском языке, в котором достаточно подробно, обоснованно были бы изложены основные темы по дисциплине «Лазерная спектроскопия» и приведены указания по выполнению лабораторных работ.
Цель исследования: разработка методического пособия по
выполнению лабораторного практикума по лазерной спектроскопии.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:
1. Определить цели освоения и содержание разделов дисциплины «Лазерная спектроскопия»
2. Выбрать программы и языки создания электронного пособия и определить структуру и содержание методического пособия.
3. Реализовать теоретический материал в электронной форме средствами языка HTML.
4. Составить задания к лабораторным работам к каждому из разделов.
5. Составить задания для самопроверки.
Научная новизна исследования:
- создано электронное учебно-методическое пособие по выполнению лабораторного практикума по лазерной спектроскопии, которое может помочь активному усвоению учащимися изучаемой дисциплины, способствовать индивидуализации обучения, организации самостоятельной работы учащихся, росту объёма выполненных заданий;
- самым главным и большим преимуществом данной работы является то, что аналогов нет. Содержание полностью соответствует содержанию дисциплины, а не просто какой-то книге.
- Практическая значимость исследования:
Методическое пособие разработано для студентов и преподавателей, которые имеют непосредственное отношение к изучению лазерной спектроскопии.
Структура дипломной работы. Дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
1. Лазерная спектроскопия позволяет исследовать вещества на атомно-молекулярном уровне с высокой чувствительностью, избирательностью, спектральным и временным разрешением. В зависимости от типа взаимодействия света с исследуемым веществом, методы лазерной спектроскопии подразделяют на линейные, основанные на одноквантовом линейном взаимодействии и нелинейные, основанные на нелинейном одноквантовом или многоквантовом взаимодействии.
Различают следующие методы лазерной спектроскопии:
> абсорбционно-трансмиссионные;
> опто-калориметрический ;
> флуоресцентный;
> опто-гальванический.
Дисциплина «Лазерная спектроскопия» является основной профессиональной образовательной программы 44.03.05 "Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) (Физика и математика)" и относится к дисциплинам по выбору. Осваивается на 4 курсе, в 8 семестре.
Основной ее целью является расширить научный кругозор будущих учителей физики.
Содержание дисциплины включает в себя следующие темы:
Тема 1. Лазеры как источники света для спектроскопии.
Тема 2. Перестраиваемые когерентные источники света.
Тема 3. Абсорбционная и флуоресцентная спектроскопия с использованием лазеров, ограниченная доплеровским уширением.
Тема 4. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния.
Тема 5. Внутридоплеровская лазерная спектроскопия высокого разрешения.
Тема 6. Когерентная спектроскопия.
2. Для разработки электронного учебного пособия был выбран язык гипертекстовой разметки HTML. Для создания страниц на данном языке существует большое количество программ и редакторов, а самое главное, код, написанный на этом языке, без труда открывается стандартным, установленном на большинстве современных компьютеров, браузером.
Были поставлены следующие требования для разрабатываемого пособия:
1. Содержать учебный материал по всем разделам дисциплины, по теоретической части, практическим работам, вопросы для самопроверки;
2. Обеспечивать удобную навигацию по материалам пособия;
3. Структура пособия должна соответствовать структуре учебной дисциплины;
4. Пособие должно легко устанавливаться для возможного его распространения среди обучающихся;
5. Должно иметь минимальные системные требования, соответствовать эргономическим нормам работы.
3. В данной работе была рассмотрена методика проведения виртуального эксперимента по изучению лазерной спектроскопии пакете MatLab. Согласно общепринятым требованиям было составлено пошаговое методическое пособие для студентов педагогического образования: направление физика.
Методическое пособие позволяет повысить как теоретические, так и практические знания в области лазерной и нелинейной спектроскопии.
1. Аллатова И.В. Новые информационные технологии в обучении. М.: МГПУ. 2006. 318 с.
2. Ахманов С.А., Коротеев Н.И. Методы нелинейной оптики в спектроскопии рассеяния света. М.: Наука. 1981. 544 с.
3. Бломберген Н. Нелинейная спектроскопия. М.: Мир. 1979. 424 с.
4. Гирке Р., Шпрокхоф Г. Эксперимент по курсу элементарной физики. Ч.1. М.: Учпедгиз, 1959. -264 с.
5. Глушаков С.В. Программирование Web-страниц. М.: «Издательство АСТ». 2003. 345 с.
6. Демтредер В. Лазерная спектроскопия. М.: Наука 1985. 607с.
7. Зайнутдинова Л.Х. Создание и применение электронных учебников. М.: "ЦНТЭП". 1999. 364с.
8. Зимина О.В. Печатные и электронные учебные издания в современном высшем образовании: Теория, методика, практика. М.: МЭИ. 2003. 87 с.
9. Каменецкий С.Е., Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. и др. Теория и методика обучения. Учеб.пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: "Академия". 2000. 368 с.
10. Летохов В.С., Чеботаев В.П.. Нелинейная лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения. М.: НАУКА. 1990. 514 с.
11. Петюшкин, А.В. HTML. Экспресс-курс. М.: БХВ-Петербург. 2003. 256 с.
12. Савельев И.В. Курс физики. Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. М.: НАУКА. 2016.308 с.
13. Стенхольм C.. Основы лазерной спектроскопии. М.: Мир. 1987.
312 с.
14. Сухов Л.Т. Лазерный спектральный анализ. М.: Наука. 1990.
139с.
15. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М.: Наука. 1989. 557с.
16. Шпольский Э.В., Атомная физика. Том 2. Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. М.: «Лань». 2010. 448с.