Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Techniki spektroskopowe
Koordynator przedmiotu:
MICHAŁ MALINOWSKI
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
TSP
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
100
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
znajomość fizyki, szczególnie podstaw optyki zalecane zaliczenie przedmiotu Podstawy Fotoniki
Limit liczby studentów:
50
Cel przedmiotu:
Celem wykładu jest poznanie najważniejszych metod badania i charakteryzacji materiałów i struktury elektronicznych i fotonicznych, opartych na oddziaływaniu różnego rodzaju promieniowania z materią. Zróżnicowane techniki spektroskopowe stosuje się powszechnie w chemii, fizyce, astronomii i innych obszarach w celu uzyskania różnorodnych informacji o badanej substancji, począwszy od składu atomowego, przez budowę chemiczną, aż po strukturę jej powierzchni. Tematyka wykładu obejmować będzie poznanie najważniejszych metod spektroskopowych: zjawisk, na których są oparte, technik eksperymentalnych oraz zastosowań
Treści kształcenia:
1. Promieniowanie elektromagnetyczne. Oscylatorowy model materii. Oddziaływanie promieniowania EM z materią, absorpcja, emisja spontaniczna i wymuszona, szerokość linii widmowej. Emisja i absorpcja oscylującego dipola, moment przejścia, reguły wyboru, siła oscylatora. Przejścia oscylacyjno – rotacyjne. Efekty nieliniowe. (4) 2. Definicja i rodzaje spektroskopii, widmo spektroskopowe. Spektroskopia w zakresie ultrafioletu, widzialnym i podczerwieni. Jednostki energetyczne i fotometryczne. Źródła światła i podstawy działania laserów. Lasery do zastosowań spektroskopowych. (2) 3. Oprzyrządowanie, metody dyspersji światła - monochromatory i detektory, spektrometry i fluorymetry, technika heterodynowa. Aparatura do rejestracji widm absorpcyjnych w podczerwieni, spektrometry podczerwieni, spektrometry z transformacją Fouriera. Podstawowe informacje o pracy z wysoką próżnią i niskimi temperaturami. (1) 4. Spektroskopia transmisyjna/absorpcyjna, emisyjna i odbiciowa. Układy optyczne i aparatura i ich charakterystyka. Widma emisji i wzbudzenia. (1) 5. Techniki impulsowe, zasada, rozdzielczość czasowa. Metody pikosekundowej i femtosekundowej spektroskopii rozdzielczej w czasie. Zliczanie fotonów z korelacja czasową (TCSPC), aparatura i przykłady zastosowań, widma rozdzielcze w czasie. Pomiary czasów życia stanów wzbudzonych - detekcja fazy i modulacji; porównanie z metodą TCSPC. (1) 6. Spektroskopia nieliniowa, spektroskopia dwufotonowa i nasyceniowa, konwersja wzbudzenia, efekty kooperatywne. Spektroskopia mieszania czterech fal (4WM). Techniki typu wiązka pompująca-wiązka sondująca. (pump-probe), absorpcja przejściowa, femtosekundowy optyczny efekt Kerra, echo fotonowe. (1) 7. Spektroskopia laserowa wysokiej rozdzielczości, technika zawężania linii widmowej (FLN) i wypalania dziur (hole burning). Polaryzacja (anizotropia) wzbudzenia i emisji - pomiary w fazie ciekłej i w szkliwach; analiza przejść absorpcyjnych na podstawie widm anizotropii wzbudzenia. (1) 8. Zastosowanie spektroskopii optycznej do charakteryzacji ośrodków laserów na ciele stałym i materiałów półprzewodnikowych. Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni do charakteryzacji i określenia struktury molekuł. (1) 9. Metoda osłabionego całkowitego wewnętrznego odbicia ATR (Attenuated Total Reflection) Reflekcyjno-absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni RAIRS (IRRAS) Reflection-Absorption InfraRed Spectroscopy (1) 10. Nieelastyczne rozpraszanie światła: podstawy fizyczne zjawiska nieelastycznego rozpraszania światła; spektroskopia Ramana jako narzędzie badań strukturalnych i metoda analizy chemicznej w nanoskali. Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni, powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (SERS) (2) 11. Spektroskopia absorpcyjna promieni X: techniki eksperymentalne, promieniowanie synchrotronowe i jego właściwości; lasery na swobodnych elektronach. (2)
Metody oceny:
kolokwia w trakcie wykładów oraz sprawdziany na laboratoriach
Egzamin:
nie
Literatura:
1.Z. Kęcki, „ Podstawy spektroskopii molekularnej”, PWN, W-wa, 1992. 2.J. Konarski, „Teoretyczne podstawy spektroskopii molekularnej”, PWN, W-wa, 1991 3.W. Gawlik „Spektroskopia optyczna UV/VIS” w Fizyczne metody badań w biologii, medycynie i ochronie środowiska (red. A.Z. Hrynkiewicz, E. Rokita) PWN W-wa 1999, str. 188-221 4.J. Garcia Sole, L.E. Bausa, D. Jaque, „Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids”, John Wiley &Sons 5.R. Naskręcki „Femtosekundowa spektroskopia absorpcji przejściowej” Wyd. Uniw.Adama Mickiewicza w Poznaniu 2000 6.H. Bubert and H. Jenett “Surface and thin film analysis : principles, instrumentation, application”Wiley-VCH Verlag, 2002 7.H. Günther, „Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego” PWN 1983 8.R.A.W. Johnstone, M.E. Rose „Spektrometria mas” PWN 2001
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka TS_W01
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie podstawowych praw dotyczących propagacji elektromagnetycznego z zakresu od Uv do IR
Weryfikacja: kolokwia, sprawdziany na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka TS_W03
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie charakteryzacji materiałów i struktur metodami spektroskopowymi
Weryfikacja: kolokwia, sprawdziany na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka TS-W02
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie podstawowych praw, zjawisk i procesów fizycznych dotyczących generacji i detekcji promieniowania elektromagnetycznego z zakresu od Uv do IR
Weryfikacja: kolokwia, sprawdziany na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka Kolokwia, sprawdziany
potrafi przedstawić główne założenia, pojęcia i formalizmy opisujące propagację promieniowania elektromagnetycznego
Weryfikacja: TS_U01
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U03, K_U06, K_U07, K_U08, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka TS_U02
potrafi wykonać analizę spektroskopową wybranych ośrodków i struktur
Weryfikacja: kolokwia, ćwiczenia laboratoryjne
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka TS_K01
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: ćwiczenia laboratoryjne
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: