PH3200 Quang điện tử và Thông tin quang sợi
1. Tên học phần: QUANG ĐIỆN TỬ VÀ THÔNG TIN QUANG SỢI
2. Mã số: PH3200
3. Khối lượng: 3(2-1-1-6)
Lý thuyết: 33 giờ
Bài tập/BTL: 12 giờ
Thí nghiệm: 2 bài (x 2 giờ)
4. Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học các ngành kỹ thuật từ học kỳ 4.
5. Điều kiện học phần:
Học phần tiên quyết:
Học phần học trước: PH 3110
Học phần song hành:
6. Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi
Học phần cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các linh kiện quang điện tử. thông tin quang. Sinh viên có kỹ năng sử dụng các thiết bị hiện đại, có khả năng nghiên cứu, vận dụng và phát triển trong lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thông
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo:
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
|
GT
|
|
GT
|
|
GT
|
|
|
GD
|
GD
|
GD
|
GD
|
7. Nội dung vắn tắt học phần:
Giới thiệu các kiến thức cơ bản về sợi quang, linh kiện dẫn sóng bản phẳng, các nguồn phát quang, thiết bị thu quang vàmột số linh kiện quang điện tử trong kỹ thuật thông tin quang
8. Tài liệu học tập:
1. Jasprit Singh, Semiconductor Optoelectronics: Physics and Technology, Jasprit Singh, 1998.
2. B.E.A. Saleh, Fundamentals of Photonics, B.E.A. Saleh, 2000.
3. Michaels A. Parker, Physic of Optoelectronics, Taylor & Francis, 2005
Bài giảng
Sách tham khảo:
Đào Khắc An, Vật liệu và linh kiện bán dẫn quang điện tử trong thông tin quang, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà nội, 2003
Ammon Yariv, Pochi Yeh, Photonics: Optical Electronic in Modern Communications, Oxford University Press, USA, 2006
Mid-infrared Semiconductor Optoelectronics (Springer Series in Optical Sciences), Anthony Krier, Springer, 2006
9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên:
Dự lớp đầy đủ theo quy chế và học tập theo phương pháp được hướng dẫn.
Hoàn thành bài tập và thí nghiệm theo đúng yêu cầu.
10. Đánh giá kết quả:
Điểm quá trình: trọng số 0.3
Hoàn thành bài tập và bài tập lớn
Làm thí nghiệm đầy đủ, có báo cáo và bảo vệ
Kiểm tra giữa kỳ
Thi cuối kỳ (vấn đáp /tự luận): trọng số 0.7
11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể
Tuần
|
Nội dung
|
Giáo trình
|
BT, TN
|
1
|
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG
I.1 Mở đầu
I.1.1. Sơ lược về sự phát triển
I.1.2 Hệ thống thông tin quang
I.2 Sóng điện từ
I.2.1 Một số đặc trưng của ánh sáng
1.2.2 Hệ phương trình Maxwell
I.2.3 Sóng điện từ phẳng
I.2.4 Các đặc trưng của sóng điện từ
I.2.5 Một số hiện tượng đặc trưng của ánh sáng khi truyền trong các môi trường
|
2,3
|
|
2
|
CHƯƠNG II LINH KIỆN DẪN SÓNG QUANG VÀ SỢI QUANG
II.1 Linh kiện dẫn sóng quang phẳng
II.1.1 Phương thức truyền sóng (mode) trong linh kiện dẫn sóng quang bản phẳng
II.1.2 Phương thức truyến sóng trong linh kiện dẫn sóng quang bản phẳng theo mô hình quang học-tia
II.1.3 Cấu trúc linh kiện dẫn sóng trong mạch quang tích hợp
II.1.4 Ghép quang trong hệ dẫn sóng phẳng
|
2
|
|
3
|
II.2 Sợi quang
II.2.1 Sợi quang – Tính chất, phân loại
II.2.2 Sợi quang chiết suất bậc
|
2
|
|
4
|
II.2.3 Sợi quang chiết suất liên tục
II.2.4 Tổn hao và tán sắc trong sợi quang
II.2.5 Ghép sợi quang.
II.2.6 Đo một số thông số của sợi quang
II.2.7 Cáp sợi quang
II.2.8 Công nghệ chế tạo
|
2
|
|
5
|
Seminar
|
|
|
6
|
CHƯƠNG III LINH KIỆN PHÁT QUANG
III.1 Điốt phát quang (LED)
III.1.1 Nguyên lý hoạt động của điốt phát quang bán dẫn
III.1.2 Các đặc trưng của LED
|
1,3
|
|
7
|
III.1.3 Cấu trúc của LED
III.1.4 Vật liệu chế tạo LED
III.2 Laser bán dẫn
III.2.1 Nguyên lí hoạt động của laser
III.2.2 Nguyên lý, cấu tạo của laser bán dẫn
III.2.3 Cấu trúc laser: buồng cộng hưởng
III.2.4 Hấp thụ dương, hấp thụ âm, tổn hao và khuếch đại
|
2,3
|
|
8
|
III.2.5 Ngưỡng của laser bán dẫn
III.2.6 Một số đặc trưng của laser
III.2.7 So sánh nguyên lí hoạt động của LED và diode laser bán dẫn
III.2.8 Một số kiểu cấu trúc laser
|
2,3
|
|
9
|
Seminar
|
|
|
10
|
CHƯƠNG IV LINH KIỆN THU QUANG (PHOTODETECTOR)
IV.1 Hấp thụ quang trong bán dẫn
IV.2 Dòng quang điện trong điốt chuyển tiếp p-n
IV.3 Một số thông số đặc trưng
IV.4 Linh kiện quang dẫn hay quang trở
|
1,2
|
|
11
|
IV.5 Photo điốt P-I-N
IV.6 Photo điốt thác lũ (APD)
IV.7 Photo transito
IV.8 Photo điốt chuyển tiếp kim loại-bán dẫn
IV.9 Một số photodetecter hiện đại
|
1,2
|
|
12
|
Seminar
|
|
|
13
|
CHƯƠNG V MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
V.1 Khuyếch đại quang
V.2 Biến điệu quang
V.2.1 Biến điệu quang trực tiếp và biến điệu quang ngoài
V.2.2 Một số thông số của bộ biến điệu
V.2.3 Một số phương pháp biến điệu quang khác
|
2
|
|
14
|
V.3 Ghép, tách kênh
V.3.1 Các phương pháp ghép kênh
V.3.2 Ghép kênh theo bước sóng
V.3.3 Các bộ ghép và tách kênh theo bước sóng
V.3.4 Các bộ ghép và tách kênh theo bước sóng quang hiện đại
V.4 Chuyển mạch và kết nối định hướng
|
2
|
|
15
|
Seminar
|
|
|
12. Nội dung các bài thí nghiệm (thực hành, tiểu luận, bài tập lớn)
TN1: Truyền thông tin bằng sợi quang
TN2: Đặc trưng phát laser của laser bán dẫn
PH3280 Vật lý siêu âm và ứng dụng
1. Tên học phần: VẬT LÝ SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG
2. Mã số: PH3280
3. Khối lượng: 3(2-1-1-6)
Lý thuyết: 30 tiết
Bài tập/BTL: 15 tiết
Thí nghiệm: 3 bài x 2 giờ
4. Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học các ngành kỹ thuật từ học kỳ 6
5. Điều kiện học phần:
Học phần tiên quyết:
Học phần học trước:
Học phần song hành:
6. Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi
Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về Vật lý siêu âm, ứng dụng của sóng siêu âm nói chung và trong kiểm tra không phá hủy vật liệu. So sánh phương pháp siêu âm với một số phương pháp kiểm tra không phá hủy vật liệu khác.
Sau khi hoàn thành học phần này, yêu cầu sinh viên có khả năng:
Hiểu được bản chất và các đặc trưng của sóng siêu âm khi lan truyền trong các môi trường đàn hồi.
Hiểu được nguyên lý thăm dò khuyết tật trong vật liệu bằng siêu âm và biết vận dụng trong thực tiễn.
Biết lựa chọn các giải pháp kỹ thuật phù hợp với yêu cầu kiểm tra.
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo:
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
|
|
GT
|
GT
|
|
|
|
|
|
|
GD
|
|
|
|
|
|
SD
|
7. Nội dung vắn tắt học phần:
Tìm hiểu cơ chế lan truyền của các dạng sóng âm cơ bản trong vật rắn. Siêu âm và các phương pháp công nghệ tạo dao động siêu âm. Cấu tạo của các loại đầu dò sử dụng trong kỹ thuật thăm dò khuyết tật vật liệu bằng siêu âm. Nguyên lý và quy trình kiểm tra khuyết tật vật liệu bằng phương pháp siêu âm. So sánh tính ưu việt của phương pháp siêu âm với các phương pháp khác (dùng tia phóng xạ, từ tính, thẩm thấu…).
8. Tài liệu học tập:
Bài giảng trên lớp
Sách tham khảo:
1. Giáo trình phương pháp kiểm tra không phá hủy kim loại, Phạm Ngọc Nguyên, Phạm Khắc Hùng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009.
2. Giáo trình phương pháp kiểm tra không phá hủy kim loại bằng tia Rơnghen và tia Gamma, Phạm Ngọc Nguyên, Phạm Khắc Hùng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009.
3. Đảm bảo chất lượng hàn, Ts. Nguyễn Đức Thắng (Chủ biên), NXB Khoa học kỹ thuật, 2009.
9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên:
Dự giờ đầy đủ theo quy chế.
Hoàn thành thí nghiệm chuyên đề.
10. Đánh giá kết quả:
Điểm quá trình: trọng số 0.3
Làm TN đầy đủ
Hoàn thành BTL
Kiểm tra giữa kỳ
Điểm cuối kỳ: trọng số 0.7
11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể
Tuần
|
Nội dung
|
Giáo trình
|
BT, TN,…
|
1
|
Chương I- Vật lý siêu âm (6LT)
Mở đầu
1.1. Khái niệm siêu âm
1.1.1. Bản chất của sóng âm
1.1.2. Sự lan truyền của sóng âm trong môi trường
1.1.3. Các đặc trưng của quá trình truyền sóng
|
|
|
2
|
1.2. Sự lan truyền của sóng âm qua bề mặt phân cách giữa hai môi trường.
1.2.1. Sóng tới truyền thẳng góc với mặt phân cách giữa hai môi trường.
1.2.2. Sóng tới truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường dưới một góc nghiêng.
1.2.3. Hiện tượng biến sóng. Góc tới hạn.
1.3. Tính định hướng của chùm siêu âm
1.4. Sự suy giảm của sóng âm trong môi trường
|
|
|
3
|
Chương II- Phương pháp tạo dao động siêu âm (3LT)
2.1. Nguyên lý tạo dao động siêu âm
2.1.1. Hiện tượng áp điện
2.1.2. Hiện tượng từ giảo
2.2. Cấu tạo của các loại đầu dò siêu âm
2.3.1. Đầu dò thẳng
2.3.2. Đầu dò nghiêng
2.3.3. Các thông số kỹ thuật của đầu dò siêu âm
|
|
|
4
|
Chương III- Ứng dụng của sóng siêu âm (3LT)
3.1. Một số ứng dụng của sóng siêu âm trong đời sống
3.2. Ứng dụng của sóng siêu âm trong công nghiệp
3.2.1. Đo bề dày
3.2.3. Phân tích vật liệu
3.2.2. Thăm dò khuyết tật vật liệu
|
|
|
5
|
Chương IV- Thăm dò khuyết tật vật liệu bằng phương pháp siêu âm (12LT+ 6BT)
4.1. Khuyết tật vật liệu
4.1.1. Khái niệm
4.1.2. Phân loại
4.1.3. Một số loại khuyết tật và quá trình hình thành
|
|
|
6
|
4.2. Nguyên lý thăm dò khuyết tật vật liệu bằng phương pháp siêu âm
4.2.1. Phương pháp xung phản xạ
4.2.2. Phương pháp truyền qua
4.2.3. Phương pháp cộng hưởng
|
|
|
7
|
4.3. Một số kỹ thuật kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp siêu âm
4.3.1. Kỹ thuật tandem
4.3.2. Kỹ thuật đầu dò kép
4.3.3. Kỹ thuật đầu dò sóng mặt
4.3.4. Kỹ thuật kiểm tra nhúng
4.3.5. Kỹ thuật đầu dò hội tụ
|
|
|
8
|
4.4. Thiết bị kiểm tra bằng siêu âm
4.4.1. Máy siêu âm
4.4.2. Đầu dò siêu âm
4.4.3. Mẫu chuẩn
|
|
TN1, BTL
|
9
|
4.5. Hiệu chuẩn hệ thống kiểm tra bằng phương pháp siêu âm
4.5.1. Mục đích
4.5.2. Các thông số kiểm tra cơ bản
|
|
TN2, BTL
|
10
|
4.6. Giới thiệu quy trình công nghệ kiểm tra mối hàn bằng siêu âm.
4.6.1. Quy trình chung
4.6.2. Các kỹ thuật dò quét khi kiểm tra
4.6.2. Ghi nhận và đánh giá kết quả
|
|
TN3, BTL
|
11
|
Kiểm tra giữa kỳ (1t)
|
|
BTL
|
12
|
Chương V- Giới thiệu công nghệ siêu âm tổ hợp pha (1LT+ 2BT)
5.1. Đầu dò siêu âm tổ hợp pha
5.2. Ứng dụng công nghệ siêu âm tổ hợp pha
|
|
BTL
|
13
|
Chương VI- Giới thiệu một số phương pháp kiểm tra không phá hủy khác (4LT +5BT)
6.1. Phương pháp chụp ảnh phóng xạ
|
|
BTL
|
14
|
6.2. Phương pháp dòng xoáy
6.3. Phương pháp bột từ
|
|
BTL
|
15
|
6.4. Phương pháp thẩm thấu
6.5. Phương pháp chụp ảnh nhiệt
|
|
BTL
|
12. Nội dung các bài thí nghiệm
TN1: Tìm hiểu và vận hành thiết bị kiểm tra bằng phương pháp siêu âm
TN2: Thăm dò khuyết tật kim loại bằng đầu dò thẳng
TN3: Thăm dò khuyết tật kim loại bằng đầu dò nghiêng
BTL: Tìm hiểu một số ứng dụng cụ thể của sóng siêu âm trong công nghiệp
PH3290 Vật lý và công nghệ nano
Tên học phần: VẬT LÝ VÀ CÔNG NGHỆ NANO
Mã số: PH3290
Khối lượng: 2(2-0-0-4)
Lý thuyết: 30 giờ
Bài tập, tiểu luận, semina
Đối tượng tham dự: Sinh viên ngành Vật lý: Vật liệu điện tử, học kỳ 8 năm thứ 4 hay học kỳ 9 năm thứ 5.
Điều kiện học phần:
Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi:
Cung cấp cho sinh viên chuyên ngành Vật liệu điện tử những vấn đề cơ bản của lĩnh vực vật lý hiện đại: Vật lý và Công nghệ Nano và những ứng dụng thực tế. Trên cơ sở đó, sinh viên tốt nghiệp chuyên ngành Vật liệu điện tử có khả năng nghiên cứu sâu hơn về Vật lý và Công nghệ Nano và phát triển các ứng dụng của nó vào công nghệ hiện đại.
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo: <Xác định theo 3 loại: GT (chỉ giới thiệu), GD (giảng dạy) hoặc SD (yêu cầu SV sử dụng, rèn luyện) để đáp ứng với những tiêu chí con trong chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo>
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
GD
|
GD
|
GD
|
GD
|
GD
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GD
|
GD
|
GD
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
Nội dung vắn tắt học phần:
Các khái niệm, tính chất và quy luật thuộc lĩnh vực Vật lý và Công nghệ Nano
Tài liệu chính: Bài giảng ở lớp và các tài liệu tham khảo chính
Edward L. Wolf: Nano physics and Nanotechnology, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA.2006
Vũ Đình Cự và Nguyễn Xuân Chánh, Công nghệ nano, NXB KH-KT, 2003
Zhong Lin Wan (Ed.), Characterization of Nanophase Materials, Wiley-VCN GmdH, 2000.
Nhiệm vụ của sinh viên và phương pháp học tập:
Dự lớp đầy đủ theo quy chế và học tập theo phương pháp hướng dẫn
Bài tập, tiểu luận, thí nghiệm theo đúng yêu cầu
Đánh giá kết quả:
Điểm quá trình: trọng số 0,3
Bài tập làm đầy đủ (chữa trên lớp+chấm vở bài tập)
Làm tiểu luận, làm thí nghiệm đầy đủ và có báo cáo
Kiểm tra giữa kỳ
Thi cuối học kỳ (trắc nghiệm và tự luận): trọng số 0,7
Nội dung và kế hoạch cụ thể:
Tuần
|
Nội dung (chủ đề, nội dung)
|
Giáo trình
|
Bài tập, TL, TN
|
1
|
Chương I:
Khái niệm về Vật lý và Công nghệ Nano
1.1. Những thành tựu khoa học-công nghệ dẫn tới xuất hiện khái niệm về CNNN vào cuối thế kỷ 20
1.2. Định nghĩa về CNNN
1.3. Tính đa - liên ngành của CNNN
1.4. Hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng bề mặt và đặc điểm của CNNN.
|
Bài giảng
|
Tìm hiểu về đặc điểm của một số thiết bị, linh kiện của CNNN
|
2
|
Chương II.
Đặc trưng của vật liệu khi kích thước giảm
2.1. Tần số dao động cơ học tăng khi kích thước giảm
- Dao động điều hòa.
- Mạch dao động đơn giản
2.2. Đặc trưng nhiệt động học thay đổi khi kích thước giảm.
2.3. Sự tăng lực nhớt khi kích thước giảm.
|
Chương II
(Edward L. Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương II
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
3
|
2.4 Lực ma sát khi kích thước giảm.
2.5. Bài tập.
Chương III. Sự giới hạn của kích thước
3.1. Bản chất lương tử của vật chất: Photons, Electrons, nguyên tử, phân tử.
|
Chương II + C.III
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương II + C.III
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
4
|
3.2. Các thiết bị nano của tự nhiên và sinh học
3.3. Chế tạo ra vật có kích thước nhỏ
3.4. Bài tập
|
Chương III
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương III
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
5
|
Chương IV.
Bản chất lượng tử của thế giới Nano
4.1. Mở rộng mô hình lương tử của Borh.
4.2. Bản chất sóng hạt của ánh sáng và Vật chất.
4.3. Hàm sóng, mật độ xác suất, sóng chạy và sóng dừng.
4.4. Các phương trình Maxoen, các mode của sợi quang.
|
Chương IV
(Edward L Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương IV
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
6
|
4.5. Nguyên lý bất định Heizenberg
4.6. Phương trình Srodinger, trạng thái lượng tử và mức năng lượng, hàng rào thế.
4.7. Nguyên tử Hydro và tương tự Hydro, hạt exiton.
|
Chương IV
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương IV
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
7
|
4.8. Các hạt Boson, Fermion và qui tắc Fermi.
4.9. Bài tập.
+ Semina
|
Chương IV
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương IV
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
8
|
Xemina, kiểm tra giũa kỳ
|
|
Chủ đề tự chọn
|
9
|
Chương V.
Biểu hiện lượng tử ở thế giới vĩ mô
5.1. Bảng tuần hoàn Mendeleep.
5.2. Sự đối xứng nano, lưỡng nguyên tử, các nam châm sắt từ.
5.3. Các lực trong thế giới vi mô: Van der Vaal, Casimir, liên kết Hydro.
5.4. Điện tử tự do trong kim loại, mức Fermi, DOS, kích thước.
|
Chương V
(Edward L. Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương V
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
10
|
5.5. Cấu trúc tuần hoàn, mô hình Kronig-Penney về cấu trúc vùng của điện tử.
5.6. Cấu trúc vùng của chất bán dẫn và chất cách điện.
5.7. Donor và aceptor.
5.8. Sắt từ và đĩa ghi từ tính.
5.9. Điều kiện biên và hiệu ứng Schottky.
5.10. Bài tập.
|
Chương V
(Edward L. Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương V
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
11
|
Chương VI.
Một số cấu trúc Nano tự kết hợp trong tự nhiên và trong công nghiệp
6.1. Nguyên tử các bon và các hợp chất với hydro
6,2. Một số vật liệu nano:
6.3. Các màng đơn tự kết hợp tạo ra trên bề mặt hạt Au và các bề mặt nhẵn.
6.4. Bài tập.
|
Chương VI
(Edward L. Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương VI
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
12
|
Chương VII.
Phương pháp và công cụ tiếp cận công nghệ Nano
7.1. Các linh kiện nano và phương pháp chế tạo
|
Chương VII
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương VII
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
13
|
7.2. Các công cụ nano: ÀM, STM
7.3. Một số vấn đề còn để ngỏ của công nghệ Nano.
7.4. Bài tập.
|
Chương VII
(Edward L.Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương VII
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
14
|
Chương VIII.
Xu thế phát triển của Vật lý và Công nghệ Nano
8.1. Giới thiệu kỹ thuật mô phỏng hệ cấu trúc nano
8.2. Các ứng dụng của CNNN
8.3. Khái niệm về y-sinh học nano.
|
Chương VIII
(Edward L. Wolf)
+ Bài giảng
|
Chương VIII
(Edward L. Wolf)
+ Chủ đề tự chọn
|
15
|
Semina. Ôn tập và giải đáp
|
|
|
Nội dung các bài thí nghiệm (thực hành, tiểu luận, bài tập lớn
PH3301 Kỹ thuật phân tích cấu trúc
1. Tên học phần: KỸ THUẬT PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
2. Mã số: PH3301
3. Khối lượng: 3(2-1-1-6)
Lý thuyết: 30 tiết
Bài tập: 15 tiết
Thí nghiệm: 5bài x 3t = 15 tiết
4. Đối tượng tham dự
Sinh viên đại học ngành Vật lý kỹ thuật, từ học kỳ 6.
5. Điều kiện học phần
Học phần học trước: PH3110
6. Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi
Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về cơ sở vật lý và ứng dụng của một số phương pháp trọng yếu để phân tích vật liệu như phương pháp nhiễu xạ, hiển vi điện tử, hiển vi đầu dò quét. Sinh viên cũng dễ dàng hơn khi lựa chọn phương pháp thích hợp cho mục tiêu nghiên cứu nhờ giáo trình này.
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo:
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.1
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
|
|
GT
|
GT
|
GT
|
|
|
|
|
GD
|
|
|
|
|
SD
|
|
SD
|
7. Nội dung vắn tắt học phần
Phân loại vật liệu; Nhiễu xạ rơnghen-XRD; Nhiễu xạ điện tử-ED; Hiển vi điện tử truyền qua-TEM; Hiển vi điện tử quét-SEM; Hiển vi tunnel-STM, Hiển vi lực nguyên tử-AFM.
10. Tài liệu học tập:
Phạm Ngọc Nguyên, Giáo trình Kỹ thuật phân tích vật lý, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, 2004.
[1] P.E.J Flewitt, R.K. Wild, Physical Methods for Materials Characterization, Institute of Physics Publishing, Briston and Philadelphia, 1994.
[2] William F. Smith, Foundation of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill, Inc., New York, London, Singapore, Sydney, Tokyo, Toronto, 1993.
[3] Harold P. Klug, Leroy E. Alexander, X-Ray Diffraction Procedures For Polycrystalline and Amorphous Materials, A Wiley Interscience Publication, John Wiley & Sons, USA,1974.
[4] P.B. Hirsch, A. Howie, R.B. Nichoholson, D.W.Pashley, M.J.Whelan, Electron Microscopy of Thin Crystals, London, Butterwarths, 1965.
[5] Ludwig Reimer, Transmission Electron Microscopy, Physics of Image Formation and Microanalysis, Springer, Germany, 1993, ps. 584.
[6] Oliver C. Wells, Alan Boyde, Eric Lifshin, Alex Rezanowich, Scanning Electron Microscopy, Mc Grow-Hill Book Company, USA, 1974.
[9] Dror Sarid, Scanning Force Microscopy with Applications to Electric, Magnetic, and Atomic Forces, New York Oxford, Oxford University Press, 1994.
[10] K.Hanson et al., Scanning Tunneling Microscopy and Atomic Force Microscopy: Applications to Biology and Technology, Science Vol..242, Oct. 1988, p. 209-216.
[11] Ricardo Garcia, Ruben Perez, Dynamic atomic force microscopy methods, Surface Science Reports 47 (2002) 197-301.
[12] M.A. Paesler, P.J. Moyer, Near-Field Optics, Theory, instrumentation and applications, A Wiley-Interscience Publishing, John Wiley & Sons, 1996.
9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên
Phát huy khả năng tự nghiên cứu qua sách giáo trình, tài liệu tham khảo và đối thoại với giảng viên.
Dự lớp đầy đủ theo quy chế.
Làm đầy đủ các bài tập.
Làm thí nghiệm đầy đủ.
10. Đánh giá kết quả
Điểm quá trình: Trọng số 0,3.
Hoàn thành bài tập.
Hoàn thành thí nghiệm
Hoàn thành kiểm tra giữ kỳ.
Điểm thi cuối học kỳ: Trọng số 0,7.
11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể
Tuần
|
Nội dung
|
Giáo trình
|
BT, TN
|
1
|
- Giới thiệu chung về các phương pháp vật lý để phân tích cấu trúc vật liệu.
- Phân loại vật liệu. Đơn tinh thể, đa tinh thể và vô định hình.
- Nhiễu xạ tia x trên tinh thể.
|
Chương 1 MỞ ĐẦU
Chương 2 XRD
|
|
2
|
- Thiết lập công thức Bragg.
- Mạng đảo và phương pháp dựng hình cầu phản xạ.
|
Chương 2
|
|
3
|
- Cường độ tia x nhiễu xạ. Thừa số cấu trúc.
- Xác lập quy tắc lọc lựa cho cấu trúc mạng lập phương.
|
Chương 2
|
|
4
|
- Phương pháp Laue nghiên cứu đơn tinh thể.
- Phương pháp bột phân tích đa tinh thể.
|
Chương 2
|
TN:
- Xác định chỉ số hkl của các vết Laue.
- Phương pháp Debye xác định chỉ số hkl.
- Phương pháp phân tích pha định tính.
|
5
|
- Xác định cấu trúc tinh thể lập phương.
- Bài tập.
|
Chương 2
|
- BT: Xác định chỉ số Miller cho giản đồ nhiễu xạ bằng phương pháp tỉ số sin2.
|
6
|
- Xác định cấu trúc tinh thể lập phương.
- Bài tập.
|
Chương 2
|
BT: Xác định chỉ số Miller cho giản đồ nhiễu xạ bằng phương pháp phân tích.
|
7
|
- Tán xạ điện tử trên tinh thể hoàn chỉnh và trên tinh thể có dạng hình hộp.
|
Chương 3 ED
|
|
8
|
- Biên độ sóng nhiễu xạ điện tử bởi tinh thể sai hỏng.
|
Chương 3
|
|
9
|
- Dựng ảnh nhiễu xạ điện tử của đa tinh thể và đơn tinh thể.
|
|
|
10
|
- Hiệu ứng nhiễu xạ kép. Các số liệu thu được từ cấu trúc tế vi của ảnh nhiễu xạ điện tử.
- Bài tập.
|
Chương 3
|
BT: - Dựng mặt phẳng (uvw) của mạng đảo.
- Đánh dấu chỉ số cho ảnh nhiễu xạ điện tử.
|
11
|
Kiểm tra giữa kỳ
|
|
|
12
|
Tương phản của các kiểu ảnh SEM và các thông tin nhận được từ các ảnh này.
|
Chương 4 SEM
|
TN: Khảo sát cấu trúc bề mặt bằng SEM.
|
13
|
- Thuyết động học về tương phản ảnh TEM.
- Tương phản từ tinh thể không hoàn chỉnh.
|
Chương 5 TEM
|
|
14
|
Bài tập
|
Chương 4, 5
|
BT: Xác định kích thước cho ảnh hiển vi điện tử.
|
15
|
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của AFM.
- Các chế độ hoạt động và lĩnh vực ứng dụng của AFM và STM.
|
Chương 6 SPM
|
TN: Khảo sát vi cấu trúc bề mặt bằng AFM.
|
12. Nội dung 5 bài thí nghiệm
Phương pháp Laue: Xác định chỉ số hkl của các vết Laue, đánh giá tính đối xứng của tinh thể.
Phương pháp Debye xác định chỉ số hkl.
Phân tích pha định tính.
Khảo sát cấu trúc bề mặt bằng SEM.
Khảo sát vi cấu trúc bề mặt bằng SPM.
PH3350 Căn bản khoa học máy tính cho kỹ sư vật lý
1. Tên học phần: Căn bản khoa học máy tính cho kỹ sư vật lý
2. Mã số: PH3350
3. Khối lượng: 3(2-1-1-6)
Lý thuyết: <30 tiết>
Bài tập/BTL: <15 tiết>
Thí nghiệm: <5 bài (x 3 tiết)>
4. Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học các ngành vật lý kỹ thuật, khoa học vật liệu, hóa học, khoa học môi trường, từ học kỳ 3.
5. Điều kiện học phần:
Học phần tiên quyết:
Học phần học trước: IT1110
Học phần song hành:
6. Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi
Trang bị cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng cơ bản về khoa học máy tính để ứng dụng có hiệu quả trong vật lý kỹ thuật.
Sau khi hoàn thành học phần này, yêu cầu sinh viên có khả năng:
Nắm vững kiến thức về cấu trúc máy tính, sử dụng các hệ điều hành và cơ sở dữ liệu, thiết lập các hệ thống tính toán, thành thạo các thuật toán, hiểu về đồ họa và mạng máy tính.
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo:
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
GT
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Nội dung vắn tắt học phần:
Cấu trúc máy tính, các hệ điều hành, cấu trúc dữ liệu, các thuật toán căn bản, thiết kế hệ thống tính toán và mạng máy tính.
8. Tài liệu học tập:
[1] Robert Sedgewick, Algorithms, Addison-Wesley Publishing Co. 4 edition (2011).
[2] Matthias Bolten, Multigrid methods for structured grids and their application in particle simulation, NIC series, Volume 41 (2008).
[3] Bernd Mohr, Introduction to Parallel Computing, NIC series, Volume 42 (2009).
[4] Jason Sanders, Edward Kandrot, CUDA by Example: an introduction to general – purpose GPU programming, Addison-Wesley Publishing Co. (2010).
[5] S.S. Shinde, Computer network, New age international limited publishers (2009).
9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên:
Nghe giảng trên lớp, tự học ở nhà, làm bài tập đầy đủ.
Thực hiện các bài thực hành trên máy đầy đủ.
10. Đánh giá kết quả:
30 % dự các bài giảng, 30% làm bài tập, 40% thực hành trên máy tính.
- 50% thực hiện bài thi trên máy, 50% thi viết trên giấy.
11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể
Tuần
|
Nội dung
|
Giáo trình
|
BT, TN,…
|
1
|
Cấu trúc máy tính và hệ điều hành
|
|
|
2
|
Các chương trình và visualization
|
[5]
|
|
3
|
Cấu trúc dữ liệu: cấu trúc dữ liệu cơ bản, cây và đệ quy.
|
[1]
|
Bài tập 1
|
4
|
Cấu trúc dữ liệu: phân tích thuật toán, cài đặt thuật toán.
|
[1]
|
Bài tập 2
|
5
|
Các thuật toán: các thuật toán sắp xếp
|
[1]
|
Bài tập 3
|
6
|
Các thuật toán: các thuật toán tìm kiếm
|
[1]
|
Bài tập 4
|
7
|
Các thuật toán: các thuật toán xử lý chuỗi
|
[1]
|
Bài tập 5
|
8
|
Các hệ thống tính toán: tính toán lưới
|
[2]
|
Bài tập 6
|
9
|
Các hệ thống tính toán: tính toán song song
|
[3]
|
Bài tập 7
|
10
|
Các hệ thống tính toán: tính toán sử dụng công nghệ CUDA
|
[4]
|
Bài tập 8
|
11
|
Mạng máy tính
|
[5]
|
|
12
|
Mạng máy tính
|
[5]
|
|
13
|
Mạng máy tính
|
[5]
|
|
14
|
Xây dựng chương trình tính toán trong vật lý
|
|
|
15
|
Xây dựng chương trình hiển thị trực quan trong vật lý
|
|
|
12. Nội dung các bài thí nghiệm (thực hành, tiểu luận, bài tập lớn)
TN1: Các thuật toán sắp xếp và tìm kiếm, 2 tiết, 1 buổi.
TN2: Các thuật toán xử lý chuỗi, 2 tiết, 1 buổi
TN3: Các hệ thống tính toán, 2 tiết, 1 buổi
TN4: Mạng máy tính, 2 tiết, 1 buổi.
TN5: ứng dụng, 2 tiết, 1 buổi
PH3360 Tính toán trong vật lý và khoa học vật liệu
1. Tên học phần: Tính toán trong vật lý và khoa học vật liệu
2. Mã số: PH3360
3. Khối lượng: 3(2-1-1-6)
Lý thuyết: 30
Bài tập/BTL: 5
Thí nghiệm: 20
4. Đối tượng tham dự: sinh viên vật lý kỹ thuật từ học kỳ 5
5. Điều kiện học phần:
Học phần tiên quyết:
Học phần học trước: PH3350
6. Mục tiêu học phần và kết quả mong đợi
Trang bị cho sinh viên vật lý kỹ thuật những kiến thức về khoa học tính toán trong vật lý và khoa học vật liệu.
Sau khi hoàn thành học phần này, yêu cầu sinh viên có khả năng: sử dụng các ngôn ngữ lập trình (Pascal, C, Matlab….) và các các phương pháp mô phỏng, kỹ thuật tính toán số để giải quyết các bài toán trong lĩnh vực vật lý và khoa học vật liệu.
Mức độ đóng góp cho các tiêu chí đầu ra của chương trình đào tạo:
Tiêu chí
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
4.1
|
4.2
|
4.3
|
4.4
|
4.5
|
Mức độ
|
|
|
|
|
GT
|
GT
|
GT
|
|
|
GD
|
GD
|
GD
|
SD
|
SD
|
SD
|
SD
|
SD
|
7. Nội dung vắn tắt học phần: Tính toán trong vật lý và khoa học vật liệu
1/ Giới thiệu: Tính toán số trong lĩnh vực vật lý và khoa học vật liệu, Mô hình liên tục, Mô hình mức nguyên tử, phân tử. 2/Kỹ thuật tính toán: các phương pháp và kỹ thuật tính toán áp dụng trong lĩnh vực vật lý và khoa học vật liệu. 3/ Ứng dụng: mô phỏng vi cấu trúc của vật liệu (kim loại, hợp kim, vật liệu ôxit…); mô phỏng các tính chất vật lý của vật liệu; mô phỏng quá trình chuyển pha.
8. Tài liệu học tập:
[1] J. M. Thijssen, Computational Physics, Cambridge Pniversity Press ISBN 0 521 57304 , 1999.
[2] Peter Deak, Thomas Frauenheim, Mark R. Pederson, Computer Simulation of Materials at Atomic Level, Wiley-VCH, ISBN: 352740290X, 2000.
[3] Robert D. Cook, Finite Element Method Modeling for stress analysis, John Wiley & Sons, Inc., SBN 0-471-10774-3, 1995.
(Phần mềm hoặc các phương tiện học tập khác nếu cần): Matlab
Sách tham khảo:
[4] Yang, Cao, Chung, and Morris, Applied Numerical Methods Using MATLAB, John Wiley & Sons, Inc., ISBN 0-471-69833-4, 2005.
[5] MARTIN J. FIELD, a practical introduction to the simulation of molecular systems, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2007.
[6] Koen Janssens, Computational Materials Engineering, Elsevier Academic Press, 2007.
[7] Levente Vitos, Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers, Springer-Verlag London Limited 2007.
[8] C.DELERUE, M.LANNO, Nanostructure theory and modelling, Springer, 2004
[9] Dierk Raabe, computational material science, Printed in the Federal Republic of Germany, 1998.
[10] M. Ferrario, Computer Simulations in Condensed Matter Systems: From Materials to Chemical Biology, Springer, Berlin Heidelberg 2006.
[11] Tao Pang, An Introduction to Computational Physics, Second Edition, Cambridge university press, 2006.
9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên:
Các bài tập được giải trên máy tính vì vậy sinh viên cần có kiến thức tốt về lập trình. Sinh viên cần thực hành nhiều trên máy tính
Sinh viên cần tham gia tất cả các giờ thực hành trên phòng máy
10. Đánh giá kết quả:
- Sau mỗi chương, sinh viên sẽ được kiểm tra để lấy điểm quá trình, điểm quá trình sẽ là điểm trung bình của tất cả các lần kiểm tra.
Điểm cuối kỳ (tự luận hoặc vấn đáp hoặc trắc nghiệm hoặc báo cáo): 0.7;
11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể
Tuần
|
Nội dung
|
Giáo trình
|
BT, TN,…
|
1
|
Giới thiệu về tính toán số trong vật lý và khoa học vật liệu (Mô hình liên tục, mô hình mức nguyên tử phân tử). Các phương pháp tính toán có độ chính xác cao.
|
[1]
|
|
2
|
Xây dựng mô hình mức nguyên tử và khảo sát các tính chất vật lý
|
[1]
|
Xây dựng chương trình ĐLHPT, tính toán các đặc trưng vi cấu trúc
|
3
|
Các quá trình ngẫu nhiên và Phương pháp Monte Carlo: Số ngẫu nhiên, tạo số ngẫu nhiên với các phân bố khác nhau.
|
[1]
|
|
4
|
Tính toán các thông số nhiệt động bằng phương pháp Mote Carlo
|
[1]
|
Tính toán năng lượng tự do, thế hoá học
|
5
|
Mô phỏng hiện tượng bằng phương pháp Monte-Carlo
|
[2]
|
|
6
|
Mô phỏng tính chất từ của vật liệu
|
[2]
|
|
7
|
Xây dựng Mô hình vật liệu một nguyên ở dạng khối và hạt nano
|
[2]
|
Xây dựng mô hình kim loại
|
8
|
Xây dựng mô hình vật liệu hai nguyên
|
[2]
|
Xây dựng mô hình hợp kim
|
9
|
Mô phỏng quá trình chuyển pha rắn-lỏng
|
[2]
|
|
10
|
Mô phỏng quá trình chuyển pha rắn-lỏng
|
[2]
|
|
11
|
Phương pháp phần tử hữu hạn
|
[3]
|
|
12
|
Phương pháp phần tử hữu hạn trong bài toán một chiều
|
[3]
|
|
13
|
Phương pháp phần tử hữu hạn trong bài toán hai chiều
|
[3]
|
|
14
|
Phương pháp phần tử hữu hạn trong bài toán ba chiều
|
[3]
|
|
15
|
Mô phỏng quá trình khuếch tán trong vật liệu bán dẫn
|
[3]
|
|
12. Nội dung các bài thí nghiệm (thực hành, tiểu luận, bài tập lớn)
TN1: Phương pháp phần tử hữu hạn: 2 buổi
TN2: xây dựng mô hình kim loại và hợp kim: 2 buổi
5>15>30>
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |