Introduction to Nonlinear Physics and Solid-state Spectroscopy

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

7

ECTS credits

Delivered at:

Joint Department of Quantum Optics and Nanophotonics with the Institute for Spectroscopy (RAS)

Course type:

Compulsory course

When:

4 year, 1-3 module

Instructor

Камчатнов Анатолий Михайлович

Программа дисциплины

Аннотация

Курс читается в течение трех модулей и состоит из двух частей. Первая часть курсапосвящена введению в основные понятия и методы нелинейной оптики и физики,позволяющие понять основные процессы, имеющие место при распространении световыхимпульсов и пучков в среде с учётом нелинейных эффектов. После первой части проводитсяконтрольная работа. Цель второй части – ознакомить студентов с основами спектроскопиитвердого тела. В основу курса будет положена макроскопическая теория взаимодействиясвета с веществом, позволяющая описать основные процессы на языке уже известнойстудентам теории диэлектрической проницаемости, характеристики которой зависят отструктуры твердого тела и имеющихся в нём элементарных возбуждений.

Цель освоения дисциплины

• Ознакомить студентов с основами спектроскопии твердого тела.
• Цель посвящена введению в основные понятия и методы нелинейной оптики и физики, позволяющие понять основные процессы, имеющие место при распространении световых импульсов и пучков в среде с учётом нелинейных эффектов

Планируемые результаты обучения

• Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
• Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
• Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
• Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию
• Проводит научные эксперименты и/или теоретические (аналитические и имитационные) исследования для их решения поставленных профессиональных задач

Содержание учебной дисциплины

• Резонанс Ферми
• Генерация второй гармоники
• Самоиндуцированная прозрачность
• Дисперсия
• Модуляции линейных волн и параболическое уравнение
• Нелинейность и дисперсия: уравнение Кортевега де Фриза и солитоны
• Яркие солитоны в оптике и бозе-эйнштейновском конденсате: уравнение Гросса-Питаевского и нелинейное уравнение Шрёдингера
• Самофокусировка пучков света
• Модуляционная неустойчивость
• Тёмные солитоны в бозе-эйнштейновском конденсате и световодах с дефокусирующей нелинейностью.
• Темы второй части курса:

Элементы контроля

• Экзамен
• Контрольная работа
• Домашнее задание
  Текущий контроль включает в себя еженедельные домашние задания и контрольную работу в конце второго модуля. Домашние задания которые состоят из одной-двух задач, решение которых позволяет оценить, насколько студент понял материал лекции. Ввиду наличия фиксированного срока сдачи задания его пересдача не допускается. Если задача вызвала затруднения, то её решение обсуждается в вводной части следующей лекции. Правильное решение всех задач даёт 40% от максимального числа баллов. Контрольная работа включает письменное решение 3-х задач в билете по темам пройденного материала в течение 1 часа. Она даёт 20% от максимального числа баллов
• Контрольная работа
• Экзамен
• Домашнее задание

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 2nd module
  0.4 * Домашнее задание + 0.2 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен
• 2024/2025 3rd module
  0.4 * Домашнее задание + 0.2 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1964

Рекомендуемая дополнительная литература

• Основы общей теории электроизмерительных устройств, Островский, Л. А., 1971

Авторы

• Летохова Анастасия Владиленовна
• Камчатнов Анатолий Михайлович