Tίτλος του μαθήματος

Εφαρμογές των Lasers

Κωδικός αριθμός μαθήματος

PHE438

Τύπος του μαθήματος

Επιλογής

Επίπεδο του μαθήματος

Προπτυχιακό

Έτος σπουδών

Τέταρτο

Εξάμηνο

Ογδοο

Πιστωτικές μονάδες ECTS

5

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Στ. Κουρής,Καθηγητής

Μ. Φακής, Λέκτορας 

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Με το πέρας της διδασκαλίας του μαθήματος, ο φοιτητής θα πρέπει να μπορεί:

·         να περιγράφει τις βασικές αρχές λειτουργίας των λέιζερ

·         να περιγράφει ικανοποιητικά τις ιδιότητες των ακτινοβολιών λέιζερ

·         να περιγράφει τις βασικές διαδικασίες αλληλεπίδρασης φωτός-ύλης

·         να συσχετίζει τις διάφορες εφαρμογές των λέιζερ με τις σχετικές ιδιότητες των ακτινοβολιών λέιζερ

·         να περιγράφει τη βασική οργανολογία φασματικής ανάλυσης και μετρήσεων οπτικών ακτινοβολιών και ασθενών ηλεκτρικών σημάτων

·         να περιγράφει ικανοποιητικά μερικές από τις εφαρμογές των λέιζερ που διδάχτηκε

·         να δίνει την ερμηνεία των φαινομένων στις βασικές εφαρμογές των λέιζερ

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής πρέπει να έχει αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

1.     Ικανότητα να αποδεικνύει την γνώση και κατανόηση των ουσιωδών εννοιών και αρχών που αφορούν τις σύμφωνες ακτινοβολίες και τις βασικές αλληλεπιδράσεις του φωτός με την ύλη. 

2.     Ικανότητα χρήσης και εφαρμογής της γνώσης αυτής στη λύση σχετικών ποιοτικών και ποσοτικών προβλημάτων.

3.     Ικανότητα να αντιλαμβάνεται τις αρχές της φυσικής και της φυσικής των λέιζερ που σχετίζονται με τις διάφορες εφαρμογές των λέιζερ.

4.     Ικανότητα μελέτης και κατανόησης νέων εφαρμογών των λέιζερ που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική ανάπτυξη.

5.     Ικανότητα να επικοινωνεί την παραπάνω γνώση και να προτείνει πιθανές λύσεις/εφαρμογές των λέιζερ σε προβλήματα διεπιστημονικής φύσης.

Προαπαιτήσεις

Ηλεκτρομαγνητισμός Ι, Κβαντομηχανική Ι, Αρχές λειτουργίας των Λέιζερ, Εφαρμοσμένη Οπτική

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

Τα λέιζερ σαν πηγές φωτός: Ιδιότητες ακτινοβολίας λέιζερ, Αρχές λειτουργίας των λέιζερ, Πηγές λέιζερ για φασματοσκοπία.

Η σκέδαση των οπτικών ακτινοβολιών: Rayleigh, Mie, Raman, Brillouin.

Εισαγωγή στην Φασματοσκοπική Οργανολογία: Το οπτικό φράγμα και η περίθλαση, Φακοί, Κάτοπτρα, Φίλτρα, Πολωτές, Μονοχρωμάτορας-φασματογράφος, Ανιχνευτικές διατάξεις φωτονίων (φωτοπολλαπλασιαστές, φωτοδίοδοι, diode arrays, CCD, ICCD, ημιαγωγικοί ανιχνευτές για το IR, streak camera).

Μετρητικές διατάξεις ηλεκτρικών σημάτων: Lock-in amplifiers, Boxcar integrators.

Φασματοσκοπίες λέιζερ: Φασματοσκοπία Φθορισμού Επαγόμενου από Λέιζερ (LIF), Φασματοσκοπία πολυ-φωτονικού ιονισμού (MPI), Φασματοσκοπία Raman, Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR).

Φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ.

Ψύξη ατομικών δεσμών με λέιζερ. Συμπύκνωση Bose-Einstein.

Εισαγωγή στη μη-γραμμική οπτική: μη-γραμμική επιδεκτικότητα, κυματική περιγραφή μη-γραμμικών οπτικών αλληλεπιδράσεων, μη-γραμμική απορρόφηση και διάθλαση, παραγωγή δεύτερης και τρίτης αρμονικής στα λέιζερ, μη-γραμμικά οπτικά υλικά, οι ολο-οπτικές διαδικασίες.

Οπτική παγίδευση και εφαρμογές στη βιολογία και ιατρική.

Βιο-φωτονική: αλληλεπίδραση ακτινοβολίας λέιζερ με ιστό, οι φωτοδυναμικές θεραπείες του καρκίνου.
Εισαγωγή στη Βιο-νανο-φωτονική: εφαρμογές κβαντικών τελειών, μεταλλικών νανοσωματιδίων στην οπτική ιατρική διάγνωση.

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1) «Optics and Photonics: An Introduction», F. Graham Smith, T. A. King, D. Wilkins, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 2007.

2) «Laser Spectroscopy: Basic concepts and Instrumentation», W. Demtroder, 3rd Ed., Springer 2003.

3) «Introduction to Optics», F. L. Pedrotti, L. S. Pedrotti, 2nd  Ed., Prentice Hal International, 1997.
4) «Lasers: Principles and Applications», J. Wilson, J.F.B. Hawkes, Prentice Hall
5) «Physics of Optoelectronics», Michael A. Parker, Taylor & Francis Group, 2005.

6) «Introduction to Biophotonics», P. N. Prasad, John Wiley & Sons, 2003.

7) «Fundamentals of Photonics», Saleh Teich, Wiley.

8) Άρθρα επισκόπησης από τα περιοδικά Nature, Science και Physics Today.

9) «Εφαρμογές των Laser στη Φυσική, Χημεία και Επιστήμη των Υλικών», Σ. Κουρή, Σημειώσεις Παν/μίου Πατρών.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Παραδόσεις με χρήση διαφανειών και παρουσιάσεις με power point

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

Παρουσιάσεις δύο 15λεπτων εργασιών ανά φοιτητή, όπου η μία επιλέγεται από τον φοιτητή και η άλλη από τον διδάσκοντα (40% του τελικού βαθμού)

Γραπτή εξέταση (60% του τελικού βαθμού)

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά ή Αγγλικά ή Γαλλικά (στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το μάθημα).