СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”
ФИЗИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ
Утвърдена с Протокол на ФС N: …../ ……..
Декан:
/доц. д-р Д. Мърваков/
УЧЕБНА ПРОГРАМА
ПО ДИСЦИПЛИНАТА: Атомни и молекулни еталони за честота
ВКЛЮЧЕНА В УЧЕБНИЯ ПЛАН НА СПЕЦИАЛНОСТ: ИНЖ. ФИЗИКА
СТЕПЕН НА ОБУЧЕНИЕ: БАКАЛАВЪР
КАТЕДРА: ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ
ИЗВАДКИ ОТ УЧЕБНИЯ ПЛАН
Вид на занятията:
|
Семестър:
|
Хорариум-часа/
седмично:
|
Хорариум-часа
Общо:
| Лекции |
8
|
3
|
45
|
Семинарни упражнения
|
8
|
1
|
15
|
Практически упражнения
|
-
|
-
|
-
|
Общо часа:
|
|
|
60
|
Форма на контрол:
|
изпит
|
|
|
А. АНОТАЦИЯ
Основната част на курса запознава със съвременните тенденции в развитието на първични и вторични еталони за честота. Наред с традиционните цезиеви часовници, особено внимание е обърнато на атомните и молекулни еталони в оптичната спектрална област. Разглеждат се изискванията, предявявани към един еталон за честота, съвремени експериментални подходи при конкретни реализации, както и анализ на факторите, влияещи върху неговата точност. В своята приложна част курсът предлага редица решения за прецизни лабораторни измервания с използване на оптични честотни еталони.
Б. СЪДЪРЖАНИЕ НА УЧЕБНАТА ПРОГРАМА:
Лекции
№
|
Тема, вид на занятието:
|
Брой часове
|
1
|
Исторически преглед на развитието на еталоните за честота. Области на приложение: навигация (GPS системи), прецизни измервания, телекомуникации и т.н.
|
1
|
2.
|
Общи изисквания към еталон за честота. Методи за оценка на точността и стабилността. Стандартно отклонение по Алън. Първични и вторични еталони за честота. Избор на “опорен” елемент. Преимущества на атомните и молекулните еталони.
|
3
|
3
|
Атомите и молекулите като опорен елемент на еталони за честота.
|
2
|
4
|
Фактори, влияещи върху точността на атомните и молекулните еталони за честота. Доплерово и естествено уширение на линиите, уширение чрез удари, влияние на външни магнитни и електрични полета.
|
3
|
5
|
Цезиев атомен часовник. Спектроскопия по метода на разделените полета. Интерферометър на Рамзей. Цезиеви фонтанни часовници. Точност на съвременните цезиеви часовници.
|
3
|
6
|
Водороден мазер. Рубидиев атомен часовник. Сравнение и гранична точност на съществуващите еталони за честота в микровълновия диапазон на спектъра.
|
3
|
7
|
Характеристики на еталони в оптичния спектрален диапазон. Сравнение с микровълновите еталони за честата. Експериментални предизвикателства при реализацията на oптични атомни и молекулни часовници.
|
3
|
8
|
Оптични часовници с атомни снопове. Пространствен интерферометър на Рамзей-Борде. Лазерно забавяне на атомния сноп. Пример: калциев еталон за честота. Ограничения на еталоните с атомни снопове.
|
3
|
9
|
Оптични часовници със студени атоми. Лазерно охлаждане на атоми. Магнито-оптични, магнитни и оптични атомни капани. Интерферометър на Рамзей-Борде във времето. Пример: еталони за честота с калций и стронций.
|
6
|
10
|
Оптични еталони за честота с единични йони. Йонни капани. Премахване на Доплеровото уширение: режим на Лемб – Дик. Пример: еталони за честота с единични живачни и итербиеви йони.
|
3
|
11
|
Сравнение на оптичните еталони със студени атоми и единични йони. Съвременни тенденции и достижения в развитието на оптични еталони за честота, кандидати за първични еталони за честота. Тримени оптични решетки с единични атоми (Bloch, Blatt).
|
3
|
12
|
Вторични еталони за честота в оптичната спектрална област. Области на приложение. Примери: He-Ne и Nd:YAG лазери, стабилизирани по поглъщане в йодната молукула. Еталони за честота с C2H2, CO и HCN за нуждите на телекомуникациите около 1.5 m. Миниатюрни рубидиеви часовници върху чип.
|
3
|
13
|
Сравнение и прецизно измерване на оптични честоти. Оптични честотни вериги. Честотни гребени с фемптосекундни Ti:Al2O3 лазери.
|
3
|
14
|
Прецизни лабораторни измервания с използване на вторични еталони за честота. Ламбдаметри с интерферометър на Майкелсън. Еталони на Фабри-Перо, стабилизирани по вторични еталони за честота. Калибриране на лазерни спектрометри по поглъщане на I2.
|
3
|
15
|
Приложения на честотни еталони във фундаментални тестове във физиката. Промяна на основните физични константи във времето, детекция на гравитационни вълни, диполен момент на електрона. (Schiller, Junye NIST).
|
3
|
Упражнения
№
|
Тема, вид на занятието:
|
Брой часове
|
1.
|
Лазерни източници, използвани за реализация на оптични еталони за честота
|
2
|
2
|
Основен инструментариум при работа с честотно стабилизирани лазери. Еталони на Фабри-Перо, акусто-оптични и електро-оптични модулатори, фазово-чувствителен усилвател.
|
4
|
3
|
Радиационни характеристики на атомите и молекулите.
|
2
|
4
|
Методи за стабилизация на лазерната честота.
|
2
|
5
|
Стабилизация на честотата на диоден лазер по поглъщане на рубидиев атом – демонстрация.
|
2
|
6
|
Абсорбционна спектроскопия и спектроскопия на насищане в рубидий. Калибриране на получените спектри – демонстрация.
|
3
|
В. Формата на контрол е: семинар и изпит
След всякя лекция на студентите ще бъдат представени подбрани статии от научни списания и/или места от монографии с цел по-задълбочено запознаване с лекционния материал и подготовка за изпита. До края на курса всеки студент ще трябва да предложи съгласувана с преподавателя тема на 20 - 30 минутен семинар, в който ще представи подготвен от него обзор на проблем, касаещ темата на курса. Семинарът ще се провежда по време на упражнетията и неговата цел е да развива у студента умения да търси и работи с актуална литература, да подготви и представи доклад, както и да отговаря на въпроси по избраната тема. Курсът ще завърши с изпит, като крайната оценка ще бъде съобразена с представянето на семинара.
Г. Основна литература:
1. Статии от научни списания ще бъдат предоставяни на студентите след всяка лекция
Д. Допълнителна литература:
1.Жиглинский А.Г., Кучинский В.В., Реальный интерферометр Фабри- Перо, Л. , Машиностроение, 1983
2. Р. Дж. Белл, Введение в Фурье-спектроскопию, Мир , Москва, 1975
3. Progress in Atomic Spectroscopy, Ed.W. Hanle and H. Kleinpoppen, Penum Press, New York,1978
Сподели с приятели: |