Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800.62 «Радиофизика» Форма обучения очная (стр. 1 )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ //

__________ _____________ 2011 г.

ФОТОМИКРОФЛУИДИКА. ЧАСТЬ 1

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 011800.62 «Радиофизика»

Форма обучения очная

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор работы ______________//

«____»___________2011г.

Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики 19.04.2011года. Протокол № 9. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 19 стр.

Зав. кафедрой ____________________//

«____»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК _________________//

«____»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________//

«____»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра радиофизики

ФОТОМИКРОФЛУИДИКА. ЧАСТЬ 1

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 011800.62 «Радиофизика»

Форма обучения очная

Тюменский государственный университет

2011

Безуглый . Часть 1. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800.62 «Радиофизика», форма обучения очная. Тюмень, 2011, 19 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины «Фотомикрофлуидика» опубликована на сайте ТюмГУ: «Фотомикрофлуидика» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой радиофизики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой радиофизики (согласно Инструкции о порядке утверждения УМКД ООП ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет», утвержденной приказом ректора )

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1.  Пояснительная записка

Дисциплина «Фотомикрофлуидика» Часть 1 в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 011800.62 «Радиофизика» является дисциплиной профессионального цикла ООП подготовки бакалавра. Учитывая, что объектами профессиональной деятельности бакалавров являются все виды наблюдаемых в природе явлений, которые возникают при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом, а также большое число методов и приборов, основанных на этих явлениях, используемых в микрофлюидике, знакомство с методами фотомикрофлюидики и фототермическими эффектами на которых они основаны, позволит грамотно ставить и решать ряд практических задач. Дисциплина «Фотомикрофлуидика» - это многодисциплинарная область знания, которая представляет расширение микрофлюидики за счет включения оптики и радиофизики оптического излучения с целью разработки способов создания движения жидкости и управления им для достижения полезных эффектов в опто - и микроэлектронике.

1.1.  Цели и задачи дисциплины

Целью данной дисциплины является приобретение студентами знаний о методах фотомикрофлуидики и современных приборах, умение применять их в промышленной практике и научных исследованиях.

Задачами дисциплины «Фотомикрофлуидика» являются

1.  формирование современного понимания фототермических явлений, возникающих при взаимодействии излучения с веществом и их применение в различных фототермических методах лазерной диагностики и фотомикрофлуидики.

2.  привитие навыков самостоятельного поиска, анализа и выбора методов исследования в конкретной области исследования науки или техники.

1.2.  Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

«Фотомикрофлуидика» является дисциплиной базовой части профессионального цикла для направления 011800.62 «Радиофизика».

Содержание курса «Фотомикрофлуидика» базируется на знаниях, приобретённых при изучении следующих дисциплин: разделов «Оптика» общей физики, «Техника лазеров», раздела «Линейные и нелинейные уравнения» методов математической физики. Математической основой курса являются разделы «Векторная и тензорная алгебра», «Дифференциальные уравнения», математики; «Физика сплошных сред».

1.3.  Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной дисциплины

В соответствии с ФГОС ВПО данная дисциплина направлена на формирование следующих компетенций

общекультурных:

– способность к овладению базовыми знаниями в области математики и естественных наук, их использованию в профессиональной деятельности(ОК-8);

– способность самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-10);

– способность к правильному использованию общенаучной и специальной терминологии (ОК-12);

– способность понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-19).

профессиональных:

– способность использовать базовые теоретические знания (в том числе по дисциплинам профилизации) для решения профессиональных задач (ПК-1);

– способность применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2);

– способность понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования (ПК-3);

–способность использовать основные методы радиофизических измерений (ПК-4);

–способность к владению компьютером на уровне опытного пользователя, применению информационных технологий для решения задач в области радиотехники, радиоэлектроники и радиофизики (в соответствии с профилизацией) (ПК-5);

– способность к профессиональному развитию и саморазвитию в области радиофизики и электроники (ПК-6).

–способность внедрять готовые научные разработки (ПК-8);

В области воспитания личности целью подготовки является формирование социально-личностных качеств студентов: целеустремленности, организованности, коммуникативности.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

·  Знать: историю развития фотомикрофлюилюдики и вклад отечественных и зарубежных ученых в ее становление, последние достижения и перспективы развития; анализ размерностей и теорию подобия в применении к задачам фотомикрофлюидики; качественные и количественные стороны процессов, происходящих при взаимодействии оптического излучения с веществом в твердой и жидкой фазах, для успешного и грамотного решения инженерных задач.

·  Уметь: анализировать фотофизические и фототермические эффекты, возникающие при взаимодействии оптического излучения с веществом в жидкой фазе при наличии свободной поверхности; выяснить основной механизм конкретного конвективного явления; составить основные балансные уравнения и определить граничные условия для потоков импульса, тепла и массы в задачах со свободной поверхностью; оценить степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или теоретических методов исследований, проводить теоретические и экспериментальные исследования использовать основные приемы (решать задачи) анализа процессов происходящих при взаимодействии излучения с веществом.

·  Владеть: приемами и навыками решения конкретных задач из разных областей фотомикрофлуидики, помогающих в дальнейшем решать инженерные задачи; основами знаний в создания новых микрофлюидных приборов.

2.  Структура и трудоемкость дисциплины.

Семестры – 5. Форма промежуточной аттестации - зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц (з. е.), 108 часов. Из них 18 часа лекций и 36 часа лабораторные работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
5
Аудиторные занятия (всего)	54	54
В том числе:
Лекции	18	18
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	36	36
Самостоятельная работа (всего)	54	54
Вид промежуточной аттестации		зачет
Общая трудоёмкость час Зач. ед.	108	108
3	3

3.  Тематический план

Таблица 1.

Тематический план на 5 семестр (часть 1)

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Из них в интерактивной форме	Итого количество баллов
Лекции*	Семинар.(практ) занятия	Лабораторные занятия*	Самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Модуль 1	1-5
1.	Введение. Определение фотомикрофлюидики и роль составляющих ее дисциплин. Оптофлюидика. История развития фотомикрофлуиди-ки. Жидкослойные системы отображения, преобразования и адресации оптической информации: эвапорограф Черни, эйдофор Фишера, два метода ИК фотографии Хей-нца, пространственный моду-лятор Шнеебергера, термо-тензография Безуглого, двух-слойный ИК преобразователь Лулерга. Использование свободной поверхности жид-кости в качестве оптического элемента (Блок и Харвит).		2	-	-	8	10	2	0-6
2.	Классические капиллярные эффекты: эффект СКВ, успо-коение волн с помощью масла, танец камфары (1686), суминагаши, эффект «апель-синовая кожура», диссипа-тивные структуры в каплях Вебера (1855) и Квинке (1888), ячейки Бенара (1900), фестонная структура Виктора Волковыского (1935), опыты Хершея (1939), эффект Скогена (1958), «аномальная» капля и звездчатая структура в капле Безуглого (1975).		2	-	6	6	14	3	0-14
3.	Фотоиндуцированная гетеро-генная нуклеация воды и органических соединений. Опыты Тиндаля, Ленарда, Каца. Сверхчувствительное детектирование следов органических соединений (взрывчатых веществ, токси-нов) в атмосфере. «Фотофазо--вый эффект» Галашина для молекулярных систем из изомеров. Фотодимеризация антрацена и его производных.		2	-	6	4	12	3	0-10
	Всего		6	-	12	18	36	8	0-30
	Модуль 2	6-12
1.	Свойства жидкостей (опти-ческие, термические, реоло-гические и динамические). Четыре фундаментальных физических параметра материала. Т – поле в стержне с периодическим источником тепла. Т – волны, длина диффузии тепла, термоволно-вая интерферометрия.		2	-	4	6	12	3	0-15
2.	Показатель преломления. Формула Лоренц-Лоренца. Термооптический коэффици-ент. Фототерморефлектанс (PTRfl). История развития метода. Терморефлектанс. Оптическая модуляционная спектроскопия. Комплексная диэлектрическая функция, коэффициенты Seraphin. PTRfl-миркоскопия и ее применение в микро - и оптоэлектронике.		2	-	4	6	12	3	0-12
3.	Реологические свойства: вязкость сдвиговая, объемная (дилатантная) и поверхност-ная, ее зависимость от темпе-ратуры. Основы реометрии. Поверхностное натяжение простых жидкостей и его зависимость от температуры. Термокапиллярный коэффициент. Поверхностное натяжение растворов и смесей и его зависимость от концентрации тензоакивной примеси. Положительная и отрицательная тензоактив-ности. Тензиометрия поверх-ности раздела фаз (ПРФ). Светочувствительные ПАВ.		2	-	4	6	12	2	0-13
	Всего		6	-	12	18	36	8	0-40
	Модуль 3	13-18
1.	Введение в механику континуума. Математический аппарат описания фотоинду-цированной капиллярной конвекции. Гибридная алгебра Гиббса – Хевисайда; анализ и уточнение соглашений. Рейнольдса теорема переноса и основные законы сохранения.		2	-	6	4	12	2	0-10
2.	Законы сохранения массы и импульса. Граничные условия для тонкого слоя жидкости со свободной поверхностью. Конститутивные (определяю-щие) соотношения. Уравнения Навье-Стокса Закон сохранения момента импульса. Полярные среды и тензор напряжений.		2	-	6	4	12	2	0-10
3.	Закон сохранения момента импульса. Полярные среды и тензор напряжений. Закон сохранения полной энергии.		1	-	-	4	5	2	0-5
4.	Анализ размерностей и теория подобия в процессах взаимодействия излучения лазера с капиллярными объектами. Безразмерные комплексы в фотомикрофлю-идике		1	-	-	6	7	2	0-5
	Всего		6	-	12	18	36	8	0-30
	Итого (часов, баллов):		18	-	36	54	108	24	0-100
	Из них в интерактивной форме		6		18			24

Таблица 2.