Laserbaserade spektroskopiska tekniker, 7,5 hp

Innehåll

Kursen introducerar grunderna för lasrar och växelverkan mellan ljus och materia i gasfas och fokuserar på olika experimentella laserspektroskopiska tekniker inklusive Doppler-breddad absorptions- och fluorescensspektroskopi, icke-linjär spektroskopi, Ramanspektroskopi, spektroskopi på molekylära strålar, tidsupplöst spektroskopi, koherent spektroskopi samt laserkylning och infångning. Tillämpningar inom grundforskning, i industriella sammanhang, vid miljöövervakning och inom medicin ingår i kursen. Kursen innehåller obligatoriska laborationer. Kursen omfattar en teoridel om 6,5 hp och en laborationsdel om 1 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• förklara grundläggande principer och egenskaper hos lasrar, inklusive olika typer av kontinuerliga och pulsade lasrar
• beskriva grundläggande växelverkan mellan ljus och materia i gasfas, speciellt absorption och emission
• analysera hur spektrala linjer påverkas av kvantmekaniska processer, temperatur, tryck samt ljusintensitet inklusive effekter av Doppler-, kollisions-, livstids- och mättnadsbreddning
• beskriva principerna hos Doppler-breddad absorptions- och fluorescensspektroskopi
• redogöra för tekniker som ökar känsligheten vid absorptionsspektroskopi, huvudsakligen modulationstekniker som används för brusreduktion men även externa kaviteter som används för att öka växelverkanslängden mellan ljus och gas
• redogöra för tekniker som används för icke-linjär spektroskopi, inklusive mättnadsspektroskopi, polarisationsspektroskopi och multifotonspektroskopi
• förklara hur Ramanspektroskopi fungerar
• redogöra för spektroskopiska tekniker baserade på optisk pumpning och dubbelresonanser för selektiv växelverkan med specifika energinivåer
• redogöra för tekniker inom koherent spektroskopi, såsom nivåkorsning (level-crossing) spektroskopi, kvantsvävningsspektroskopi (quantum beat) och korrelationsspektroskopi
• motivera användandet av molekylära strålar för spektroskopi
• redogöra för tekniker inom tidsupplöst spektroskopi, inklusive hur korta ljuspulser kan skapas och mätas
• redogöra för tekniker för laserkylning och infångning av atomer och molekyler
• förklara hur lasrar används för frekvensmetrologi, inklusive optiska frekvenskammar
• beskriva tillämpningar av laserspektroskopiska tekniker inom grundforskning (studier av atomär och molekylär struktur), i industriella sammanhang, vid miljöövervakning och inom medicin

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• avgöra vilka spektroskopiska tekniker som passar för olika tillämpningar
• bestämma vilken spektroskopisk teknik som kan användas för att erhålla specifik information om ett studerat objekt eller prov
• utföra ett experiment genom att använda absorptionsspektroskopi

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• förklara hur laserspektroskopiska tekniker kan användas för att förbättra förståelsen av klimatförändringar, reglering av utsläpp av toxiska ämnen och för beröringsfri diagnostik inom medicin
• reflektera över sin egen insats vid laborationsarbete

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs Vågfysik och optik (5FY091, 6 hp) samt Atom- och molekylfysik (5FY006, 7,5 hp) eller motsvarande. En A och Svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier om kursen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, integrerade med räkneövningar, samt genom handledning vid de obligatoriska laborationerna.

Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Examination

Kunskapsredovisningen sker normalt dels i form av redovisning av laborationer, dels i form av ett skriftligt prov vid kursens slut. På laborationer sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). På det skriftliga provet sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) samt Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga prov och redovisning av laborationer är godkända. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Tillgodoräknande prövas individuellt.