Липецкий государственный технический университет
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
для промежуточной аттестации по дисциплине
«Квантовая электроника»
_____________________________________________________________
наименование дисциплины (модуля, практики)
Направление
подготовки: 28.03.02 «Наноинженерия»
Профиль подготовки:
Нанотехнологии и наноматериалы
Квалификация
(степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
г. Липецк – 2019 г.
База заданий для проведения промежуточной аттестации
по дисциплине «Квантовая электроника»
В
результате освоения дисциплины обучающийся приобетает и осваивает компетенции ОПК-1,
ПК-6, ПК-7.
Компетенция
ОПК-1 – способность использовать основные законы
естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и экспериментального исследования.
Компетенция
ПК-6 – способность в составе коллектива исполнителей участвовать
в проведении расчетных работ (по существующим методикам) при проектировании
нанообъектов и формируемых на их основе изделий (включая электронные,
механические, оптические).
Компетенция
ПК-7 – способность в составе коллектива исполнителей
участвовать в проектных работах по созданию и производству нанообъектов,
модулей и изделий на их основе.
Блок 1 –
задания для проверки уровня «знать»:
1.
Кто в 1900 г. впервые выдвинул теорию о квантовании излучения черного тела
(ОПК-1)?
1)
М. Планк
2)
Н. Бор
3)
А. Эйнштейн
4)
П. Дирак
2.
Какое понятие, положившее начала развития квантовой электроники, ввел в 1917
году А. Эйнштейн (ОПК-1)?
1)
внешний фотоэффект
2)
фотон
3)
индуцированное излучение
4)
корпускулярно-волновой дуализм.
3.
В августе 1960 года Т.Г.Мейман осуществил первую в мире генерацию в оптическом
диапазоне волн. На основе какого вещества им был изготовлен первый лазер
(ОПК-1)?
1)
гелий-неоновый состав
2)
рубин
3)
арсенид галлия
4)
жидкий краситель.
4. Как
называется уровень, в котором сравнительно долго может находится возбужденный
атом (ОПК-1, ПК-6)?
1)
основной
2)
возбужденный
3)
метастабильный
4)
населенный
5.
Следствием какого закона квантовой механики является «размытие» резонансных
уровней (ОПК-1)?
1)
второй постулат Бора
2)
принцип неопределенности Гейзенберга
3)
принцип суперпозиции состояний волновой функции
4)
принцип Паули
6.
Какие моды лазеров существуют (ОПК-1, ПК-6)?
1)
Поперечные и продольные
2)
Основные и возбужденные
3)
Аксиальные и неаксиальные
4)
Стабильные и нестабильные.
7.
Как называется трансверсальная мода ТЕМ00 (ОПК-1, ПК-7)?
1)
Продольная
2)
Синхронизированная
3) Основная
4)
Аксиальная
8.
Что является активной средой в твердотельных лазерах (ОПК-1, ПК-6)?
1)
Кристаллы любых металлов
2) Кристаллы
любых неметаллов
3)
Диэлектрические кристаллы
4)
Упруго деформированные кристаллы тугоплавких металлов
9.
По какой схеме накачки работают лазеры на неодимовых стеклах (ОПК-1)?
1)
Трехуровневая
2)
Двухуровневая
3)
Многоуровневая
4)
Четырехуровневая
10.
Какие полупроводниковые лазеры получили в последнее время наибольшее
распространение (ОПК-1, ПК-6)?
1)
Гетероструктурные
2)
Кремниевые
3)
Арсенид-галлиевые
4)
На основе изоморфных твердых растворов
11.
Что является главной особенностью лазеров на красителях (ПК-6, ПК-7)?
1)
Высокая плотность потока излучения
2)
Быстрая накачка
3)
Повышенная шумоустойчивость
4)
Перестройка длины волны излучения от ультрафиолетового до инфракрасного
12.
Какой отличительной особенностью не обладают газовые лазеры по сравнению с
лазерами на конденсированных средах (ОПК-1, ПК-7)?
1)
Узкие спектральные линии излучения
2)
Совмещение областей инверсной заселенности и светового поля
3)
Острая направленность излучения
4)
Широкий диапазон рабочих длин волн излучения
13.
К какой разновидности лазеров относятся эксмерные лазеры (ПК-6, ПК-7)?
1)
твердотельные
2)
полупроводниковые
3)
жидкостные
4)
газовые
14.
Что представляет собой лазер на свободных электронах (ОПК-1, ПК-6)?
1)
генератор когерентных электромагнитных колебаний оптического диапазона длин
волн
2)
газовый лазер, активная среда которых является парами металлов
3)
лазер, в котором инверсия населенностей создается во время экзотермических
химических реакций
4) газовый
лазер, активная среда которого представляет собой электронные переходы в
молекулах
15.
Тонкая гибкая светопроводящая нить, выполняющая функцию диэлектрического
волновода, излучение по которому может передаваться на большие расстояния. Что
это (ОПК-1, ПК-6)?
1)
Полупроводниковый гетероструктурный световод
2)
Волоконный световод
3)
Цифровая система волноводов
4)
Аналоговая система световодов.
Блок 2 –
задания для проверки уровня «уметь»:
1.
Взаимодействие электромагнитного излучения с атомными системами (ОПК-1, ПК-6).
2.
Усиление и генерация электромагнитного излучения (ОПК-1, ПК-6).
3.
Распространение и преобразование лазерных пучков (ОПК-1, ПК-6, ПК‑7).
4.
Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках (ОПК-1, ПК-6).
5.
Нелинейные оптические эффекты (ПК-6, ПК-7).
6.
Мазеры (ПК-6, ПК-7).
7.
Газовые лазеры (ОПК-1, ПК-6, ПК‑7).
8.
Твердотельные и жидкостные лазеры (ОПК-1, ПК-6, ПК‑7).
9.
Полупроводниковые лазеры (ОПК-1, ПК-6, ПК‑7).
10.
Приборы управления лазерным излучением (ПК-6, ПК‑7).
11.
Полупроводниковые светодиоды (ОПК-1, ПК-6, ПК‑7).
12.
Фотоприемники (ОПК-1, ПК-6).
13.
Оптические методы передачи и обработки информации (ПК-6, ПК‑7).
14.
Применение лазеров в медицине, технике и наноинженерии (ПК-6, ПК‑7).
Блок 3 – задания
для проверки уровня «владеть»:
Задание 1. Найти число продольных мод, плоскопараллельного резонатора длиной L =
1м, укладывающихся в пределах доплеровски-уширенного контура линии Ne с длиной
волны λ=632,8 нм. Термодинамическая температура газа Т = 300 К (ОПК-1, ПК-6,
ПК-7).
Задание 2. Резонатор лазера состоит из двух зеркал с коэффициентами отражения R1
= 1, R2 = 0,5. Длина активной среды l=7,5 см, а сечение
перехода σ = 8,8 ∙10-19 см2. Вычислить порог инверсной
населенности (ОПК-1, ПК-6, ПК-7).
Задание 3. С помощью собирающей линзы получено изображение предмета на экране.
Между линзой и экраном помещена плоскопараллельная пластина толщиной d = 3 см с показателем преломления n = 1,5. В
каком направлении и на сколько нужно сдвинуть экран, чтобы получить отчетливое
изображение предмета (ОПК-1, ПК-6, ПК-7)?
Задание 4. Вычислить угловую расходимость и диаметр гауссового пучка, выходящего
из резонатора со следующими параметрами R1 = R2 =10 м,
L=1,5 м на расстоянии l = 100м от центра резонатора. Генерация происходит на
длине волны λ = 0,6328 мкм (ОПК-1, ПК-6, ПК-7).
Задание 5. Рассчитать местоположение минимального сечения лазерного пучка, если
активная среда помещена в несимметричный резонатор, состоящий из двух вогнутых
зеркал с радиусами кривизны R1 = 1 м; R2 = 3 м.
Расстояние между зеркалами L= 0,5 м. Определить также
минимальный размер пучка и размеры пятен на зеркалах. Лазер - гелий-неоновый,
генерирует излучение с максимальной длиной волны (ОПК-1, ПК-6, ПК-7).
Задание 6. Предмет находится на расстоянии 90 см от экрана. Между предметом и
экраном помещают линзу, причем при одном положении линзы на экране получается
увеличенное изображение предмета, а при другом - уменьшенное. Каково фокусное
расстояние линзы, если линейные размеры первого изображения в 4 раза больше
второго (ОПК-1, ПК-6, ПК-7)?
Задание 7. Лазер на рубине излучает в импульсе длительностью τ = 0,5 мс энергию W= 10 Дж в виде почти параллельного светового пучка. Рабочая длина волны
лазера - 643 мкм, ширина линии Δλ = 10-10 м. Определить по
спектральной плотности излучаемой энергии эффективную температуру в лазерном
пучке. Эффективной температурой Тэф лазерного излучения называется
такая температура абсолютно черного тела, при которой оно дает излучение той же
удельной интенсивности I(ν) на частоте ν,что и лазер (ОПК-1,
ПК-6, ПК-7).
Задание 8. Во сколько раз (приблизительно) длина когерентности излучения лазера
Не – Ne лазера (λ = 632,8 нм), активная среда которого помещена в
плоскопараллельный резонатор, зеркала которого имеют одинаковый коэффициент
отражения R = 0,99 и разнесены на расстояние L = 1 м. больше длины
когерентности солнечного света (ОПК-1, ПК-6, ПК-7)?
Задание 9. Рассчитать минимальный размер лазерного пучка и размеры пятен на
зеркалах, если активная среда помещена в несимметричный резонатор, состоящий из
двух вогнутых зеркал с радиусами кривизны R1 = 1 м; R2 = 3 м.
Расстояние между зеркалами L= 0,5 м. Лазер -
гелий-неоновый, генерирует излучение с максимальной длиной волны (ОПК-1, ПК-6,
ПК-7).
Задание 10. Вычислить ширину функции Эйри на длине волны λ=632,8 нм для
интерферометра Фабри-Перо со следующими параметрами: коэффициенты отражения
зеркал r1 = r2 = 0,95, расстояние между зеркалами L = 0,5
м. Ответ выразить в МГц (ОПК-1, ПК-6, ПК-7).
Методика оценки промежуточной аттестации
Оценка результатов промежуточной
аттестации проводится по 100 –бальной системе, из которых:
30 баллов – суммарная оценка заданий
для проверки уровня «знать»;
40 баллов – суммарная оценка заданий
для проверки уровня «уметь»;
30 баллов – суммарная оценка заданий
для проверки уровня «владеть».
Методика расчета критериев оценки
регламентирована методическими рекомендациями МР-06-2018
Критерии оценки результатов промежуточной аттестации
Уровень задания
|
Число*
заданий
|
Критерии оценки
|
Блок 1 - задания для проверки уровня «знать»
|
5/15
|
не знает – 0 баллов
знает – 6 баллов
|
Блок 2 - задания для проверки уровня «уметь»
|
4/14
|
отсутствие умения –
0 баллов
знает, но не умеет
– 5 баллов
знает и умеет – 10
баллов
|
Блок 3 - задания для проверки уровня «владеть»
|
3/10
|
не умеет
действовать в нестандартной ситуации – 0 баллов;
знает, как
действовать, но не умеет применить навыки в нестандартной ситуации – 5 баллов
умеет частично
разрешить нестандартную ситуацию – 10 баллов
умеет действовать в
нестандартной ситуации – 15 баллов
|
*- в числителе
указано количество заданий, выданных обучающемуся / в знаменателе общее
количество вопросов по блоку.
Составитель
ФОС: _________________ Заворотний
А.А.
подпись ФИО
ФОС рассмотрен и
одобрен на заседании
кафедры физики и
биомедицинской техники
наименование
протокол от
«___»______20__г №____
Заведующий
кафедрой _________________ Шарапов С.И.
подпись ФИО
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.