Составитель:

Д.Л. Коваленко — доцент кафедры оптики УО «ГГУ им. Ф. Скорины»,

кандидат физико-математических наук.

Рецензенты:

А.А. Бойко — кандидат физико-математических наук, проректор по научной работе ГГТУ им. П.О. Сухого;

А.В. Семченко — кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиофизики и электроники «ГГУ им. Ф. Скорины»

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой оптики УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
(протокол № __ от ____ _____________ 200__);

Методическим советом физического факультета

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
(протокол № __ от ____ _____________ 200__);

Ответственный за редакцию: Д.Л. Коваленко

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Определение строения, состава и структуры вещества является одним из важнейших элементов в большинстве научных исследований и прикладных технических задачах. Особое внимание уделяется этому вопросу в настоящее время, что обусловлено экологическими проблемами, повышением качества продукции, ее стандартизацией и сертификацией. Специализация физика в области физической метрологии предполагает глубокие знания, в частности, в области теории строения вещества и методов его исследования. Спецкурс «Строение и методы исследования вещества» входит в цикл дисциплин специализации "Физическая метрология и автоматизация эксперимента" специальности "Физика". В рамках спецкурса изучаются вопросы общей теории строения вещества и методов его исследования, рассматриваются вопросы обеспечения единства измерений состава и свойств веществ и материалов и средства достижения требуемой точности.

Целью дисциплины является получение студентом знаний в области теории строения вещества и взаимодействия излучения с веществом и овладение инструментальными методами исследования, его состава и свойств.

Основные задачи дисциплины:

• 
  усвоение теоретических основ строения вещества, происхождения атомных и молекулярных спектров;
  
• 
  приобретение студентами знания основных физических принципов, лежащих в основе аппаратных методов изучения строения и структуры веществ и материалов и контроля их свойств;
  
• 
  изучение конкретных методик выполнения соответствующих измерений.
  

В результате изучения дисциплины:

Студент должен знать:

• 
  основы теории строения вещества и взаимодействия излучения с ним;
  
• 
  принципы и методы проведения анализа структуры и состава вещества;
  

Студент должен уметь:

• 
  использовать основные методики исследования структуры, состава и свойств веществ и материалов;
  
• 
  использовать научные основы, технические средства и организационные принципы обеспечения единства измерений;
  
• 
  применять средства достижения требуемой точности в указанной области науки и техники.
  

Материал дисциплины «Строение и методы исследования вещества» основывается на ранее полученных студентами знаниях по таким дисциплинам, как «Оптика», «Основы радиоэлектроники» «Физика атома и атомных явлений».

Дисциплина «Строение и методы исследования вещества» изучается студентами 4 курса специальности 1-31 04 01 Физика (по направлениям) 1-31 04 01 04 Физика (управленческая деятельность).

Общее количество часов –118; аудиторное количество часов – 62, из них: лекции – 28, лабораторные занятия – 34. Самостоятельная управляемая работа студентов (СУРС) – 10 часов. Форма отчётности – экзамен.

Примерный тематический план

№ пп	Название темы	Всего часов	В том числе
			лек-ции	практич. занятия	Лабор. заня- тия	СУРС
	Электронная структура материи	2	2
	Атомные ядра	6			4	2
	Основы молекулярной оптики	2	2
	Атомная спектроскопия	8			6	2
	Колебательная спектроскопия молекул	6	2		4
	Электронная молекулярная спектроскопия	6	2		4
	Люминесценция	6			4	2
	Электронный парамагнитный резонанс	2	2
	Ядерный магнитный резонанс.	2	2
	Характеристики и методы анализа.	8	2		6
	Атомный спектральный анализ.	2				2
	Молекулярный спектральный анализ.	8	2		6
	Радиоспектральные методы анализа.	2				2
	Ядерно-физические методы анализа.	2	2
	ВСЕГО часов	62	18		34	10

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1 Электронная структура материи

Строение атомов. Молекулы, химические связи в молекулах. Гибридизация электронных оболочек. Основы электронной теории твердых тел. Спектроскопия как метод исследования строения и состава вещества. Атомные и молекулярные спектры. Хромофоры. Периодическая система элементов и состояние электронов в атоме.

Тема 2 Атомные ядра.

Основные свойства ядер и ядерные силы. Строение ядер. Радиоактивный распад. Виды ядерного излучения.

Тема 3 Основы молекулярной оптики

Законы электромагнитной теории света. Молекулярная рефракция и дисперсия света. Электро-, магнито- и пьезооптические явления. Спектры и поляризуемость молекул. Аддитивность молекулярной оптики.

Тема 4 Атомная спектроскопия

Уровни энергии и переходы между ними. Основные характеристики энергетических уровней. Невырожденные и вырожденные уровни энергии. Заселенность энергетических уровней. Спектры поглощения, излучения и рассеяния. Интенсивности атомных спектров. Время жизни возбужденных состояний. Силы осцилляторов. Уширение спектральных линий. Электронное состояние атомов и принцип Паули. Основы систематики спектров.

Тема 5 Колебательная спектроскопия молекул

Молекула как динамическая система. Нормальные координаты и нормальные колебания. Характеристичность колебаний. Спектроскопия инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния.

Тема 6 Электронная молекулярная спектроскопия.

Эмпирические закономерности в молекулярных спектрах. Типы и основные характеристики электронных переходов. Внутри- и межмолекулярные взаимодействия и их проявление в спектрах.

Тема 7 Люминесценция

Природа и основные законы люминесценции. Квантовый выход люминесценции и время жизни возбужденных состояний. Тушение люминесценции. Хеми- и биолюминесценция.

Тема 8 Электронный парамагнитный резонанс

Элементарный магнитный и парамагнитный резонанс. Физические основы резонансных явлений в квантовой радиофизике. Тонкое и сверхтонкое расщепление линий ЭПР. Микроволновая спектроскопия ЭПР.

Тема 9 Ядерный магнитный резонанс.

Ядерная намагниченность и ядерный магнитный резонанс. Ядерная изомерия. Спиновые детекторы. Полиспиновые системы. Спектроскопия ЯМР жидкостей и твердых тел.

Тема 10 Характеристики и методы анализа.

Классификация методов анализа вещества и их метрологические характеристики. Метод трех эталонов, метод добавок, метод постоянного графика, метод переводного множителя и метод контрольного эталона.

Тема 11 Атомный спектральный анализ.

Теоретические основы атомно-эмиссионного спектрального анализа. Интенсивности спектральных линий, "последние" линии, аналитические пары линий. Качественный, полуколичественный и количественный анализ. Изотопный спектральный анализ. Атомно-абсорбционный и атомно-флуоресцентный анализ.

Тема 12 Молекулярный спектральный анализ.

Особенности анализа состава и структуры вещества по молекулярным спектрам. Уравнение Фирордта. Дифференциальные фотометрические методы. Нефелометрия и турбидиметрия. Определение фундаментальных постоянных вещества по их оптическим спектрам.

Тема 13 Радиоспектральные методы анализа.

ЭПР-, ЯМР- и ЯГР- спектроскопия в исследовании строения вещества. Аппаратурное обеспечение радиоспектральных методов анализа.

Тема 14 Ядерно-физические методы анализа.

Авторадиография. Активационный анализ. Метод изотопного разбавления. Ядерная спектрометрия, Ядерная хронография.

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Примерный перечень лабораторных работ

1. 
   Полуколичественный анализ сплавов на медной основе, стали и чугуна при помощи стиллоскопа.
   
2. 
   Анализ сплавов методом фотометрического интерполирования
   
3. 
   Определение концентрации вещества по спектрам поглощения.
   
4. 
   Изучение методики и техники люминесцентного анализа.
   
5. 
   Структурно-групповой анализ органических соединений по ИК спектрам поглощения
   
6. 
   Проверка закона Ламберта-Бугера-Бера
   
7. 
   Определение абсолютной погрешности спектрофотометра СФ-46
   

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. 
   Ельяшевич, М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия/ М.А. Ельяшевич. – М.: Эдиториал УРСС, 2001. – 896 с.
   
2. 
   Левшин, Л.В. Оптические методы исследования молекулярных систем. Ч.1. Молекулярная спектроскопия / Л.В. Левшин, А.М. Салецкий.–М.:МГУ, 1994.–320 с.
   
3. 
   Драго, Р. Физические методы в химии. Т. 1 / Р. Драго.– М.:Мир, 1981.–424 с.
   
4. 
   Драго, Р. Физические методы в химии. Т. 2 / Р. Драго. – М.:Мир, 1981. –456 с.
   
5. 
   Бернштейн, И.Я. Спектрофотометрический анализ в органической химии / И.Я. Бернштейн, Ю.А. Каминский.–Л.:Химия, 1986.–198 с.
   
6. 
   Вилков, Л.В. Физические методы исследования в химии /Л.В. Вилков, Ю.А. Пентин.–М.:Высшая школа, 1987.–368 с.
   

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

7. 
   Ядерно-химические методы анализа вещества. Под ред. В.П.Алимарина. Мн.: 1971.
   
8. 
   Практикум по спектроскопии. Под ред. Л.В.Левшина. М.: 1976.
   
9. 
   М.И.Булатов, И.П.Калинка. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа, "Химия", 1986, 432 с.
   
10. 
    А.А.Бабушкин и др. Методы спектрального анализа. М.:1982.
    
11. 
    Н.Т.Семенко и др. "Стандартные образцы в системе обеспечения единства измерений". М.: 1990.
    
12. 
    Зайдель, А.Н. Техника и практика спектроскопии / А.Н. Зайдель, Г.В. Островская, Ю.И. Островский.–М.:МГУ,1976.–284с.
    

Протокол согласования учебной программы по дисциплине «Строение и методы исследования вещества» с другими дисциплинами специальности 1-31 04 01 Физика (по направлениям)

Название дисциплины, с которой требуется согласование	Название кафедры	Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине	Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола)
Основы современных технологических процессов	Кафедра оптики	Изменений нет	Рекомендовать к утверждению учебную программу в представленном варианте протокол № ___ от ___.___.200__
Спектроскопические методы исследования вещества	Кафедра оптики	Изменений нет	Рекомендовать к утверждению учебную программу в представленном варианте протокол № ___ от ___.___.200__