KARTA MODUŁU / KARTA PRZEDMIOTU Kod modułu Nazwa modułu Nazwa modułu w języku angielskim Obowiązuje od roku akademickiego 013/014 A. USYTUOANIE MODUŁU SYSTEMIE STUDIÓ Fizyka laserów i generowanie energii promienistej Laser physics and generation of radial energy Kierunek studiów Poziom kształcenia Profil studiów Forma i tryb prowadzenia studiów Specjalność Jednostka prowadząca moduł Koordynator modułu Mechanika i Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny) Studia stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne) KTLiP Komputerowo spomagane Technologie Laserowe i Plazmowe Katedra Przemysłowych Systemów Laserowych dr hab. inż. łodzimierz Zowczak, prof. PŚk Zatwierdził: B. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PRZEDMIOTU Przynależność do grupy/bloku przedmiotów Status modułu Język prowadzenia zajęć Usytuowanie modułu w planie studiów - semestr Usytuowanie realizacji przedmiotu w roku akademickim ymagania wstępne Egzamin Liczba punktów ECTS 4 kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) polski pierwszy letni (semestr zimowy / letni) Mechanika (kody modułów / nazwy modułów) nie (tak / nie) Forma prowadzenia zajęć w semestrze 30 15 wykład ćwiczenia laboratorium projekt Inne
C. EFEKTY KSZTAŁCENIA I METODY SPRADZANIA EFEKTÓ KSZTAŁCENIA Cel modułu Celem zajęć jest zapoznanie studentów z podstawami działania laserów technologicznych dużej i średniej mocy oraz z fizycznymi podstawami działania i budowy laserów CO, Nd:YAG, diodowymi i excimerowymi stosowanymi w technice. Omówione będą podstawowe właściwości promieniowania laserowego. Przedstawione będą podstawy optyki laserowej i metody jej formowania wiązki laserowej. Opisane też będą mechanizmy i oddziaływania zogniskowanego promieniowania laserowego z materiałami tj. efekty absorpcji, odbicia i transmisji. Studenci będą zapoznani z podstawowymi zastosowaniami promieniowania laserowego w technice. Przedstawione też będą zasady bezpieczeństwa pracy z w/w urządzeniami laserowymi. Symbol efektu _04 U_04 U_05 Efekty kształcenia Zna podstawowe pojęcia z mechaniki kwantowej fizyki laserowej i zasady efekty działania wiązki laserowej na metale i niemetale oraz zna charakterystyczne właściwości promieniowania laserowego. Zna zasady działania lasera jako urządzenia kwantowego. Zna zjawiska emisji wymuszonej jako podstawy wzmacniania promieniowania i budowa rezonatora laserowego. Zna zjawisko kanałowe w metalach powstające pod działaniem zogniskowanej wiązki laserowej Potrafi spawać różne metale i dobierać parametry spawania i programować procesy spawania. Umie ciąć płyty i blachy wykonane z różnych metali oraz dobierać parametry wiązki laserowej i programować procesy cięcia. Umie obliczać średnicę ogniska i długość Rayleigh a ogniska dla zadanych soczewek lub zwierciadeł skupiających. Potrafi wyprowadzić zależności między różnymi współczynnikami jakości wiązki dla różnego rodzajów laserów. Potrafi dobrać parametry laserowej obróbki spawania i cięcia dla lasera CO. Potrafi pracować w zespole Ma świadomość udziału w rozwoju nowoczesnych laserowych technologii w zastosowaniu do budowy maszyn i rozwoju inżynierii materiałowych Forma prowadzenia zajęć (w/ć/l/p/inne),, Ć, Ć, Ć, Ć, Ć odniesienie do efektów kierunkowych K_01 K_04 K_04 K_05 K_04 K_04 K_04 K_04 K_05 K_U09 K_04 K_U09 K_04 K_U09 K_U01 K_U0 K_U03 K_U08 K_K0 K_K03 odniesienie do efektów obszarowych TA_01 InżA_0 TA_01 TA_0 TA_07 InżA_0 TA_01 TA_0 TA_01 TA_0 TA_01 TA_0 TA_0 InżA_U0 TA_0 InżA_U0 TA_0 InżA_U0 TA_U08 InżA_U01 TA_K0 TA_K03 InżA_K01, Ć K_K0 TA_K0 Treści kształcenia: 1. Treści kształcenia w zakresie wykładu Odniesienie Nr do efektów wykła Treści kształcenia kształcenia du dla modułu 1 Podstawowe pojęcia z zakresu podstaw mechaniki kwantowej i fizyczne
3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 13 14 15 podstawy działania lasera prowadzenie pojęcia poziomów energetycznych wzbudzonych, metastabilnych i populacji obsadzeń oraz wymuszonej absorpcji promieniowania, spontanicznej emisji i inwersji obsadzeń, yjaśnienie zjawiska emisji wymuszonej jako podstawy wzmacniania promieniowania i budowa rezonatora laserowego. Zasada działania laserów molekularnych, jonowych, na ciele stałym, diodowych i światłowodowych. łaściwości wiązki laserowej: kierunkowość, monochromatyczność, koherencja i polaryzacja i ich rola w zastosowaniach. Kaustyka wiązki laserowej w obszarze ogniska soczewki skupiającej lub zwierciadła., minimalna średnica wiązki w ognisku, długość Rayleigh a. prowadzenie współczynników jakości wiązki: bezwymiarowego i uniwersalnego wymiarowego. Oddziaływanie promieniowania laserowego z materiałami dielektrycznymi, metalami. Opis zjawiska kanałowego w metalach pod działaniem zogniskowanej wiązki laserowej i rola plazmy w powstałym kanale Działanie promieniowania laserowego na tkankę skóry i na oko w zależności od typu lasera i długości fali laserowej oraz zasady bezpieczeństwa pracy z urządzeniami laserowymi. Budowa i działanie lasera impulsowego excimerowego nanosekundowego i jego zastosowania Budowa i działanie impulsowego lasera poko-sekundowego i jego zastosowania do teksturowania i honowania powierzchni metalowych. Opis spawania konduktywnego, powierzchniowego i kanałowego, głębokiego z wykorzystaniem zjawiska kanałowego. Metody laserowego cięcia materiałów, wyniki cięcia metali w zależności od parametrów wiązki laserowej i od prędkości cięcia oraz od rodzaju stosowanych gazów roboczych i ich wydatków. Metody laserowego hartowania stali poruszającą się wiązką o przekroju prostokątnym i efekty hartowania. Bezdotykowe, laserowe gięcie i kształtowania płyt i blach poruszającą się wiązką laserową. Powstawanie trwałych i nietrwałych deformacji termicznych. Objaśnienie mechanizmów laserowego trwałego gięcia i spęczania płyt. KS_03_ KTLiP KS_U0_ KTLiP KS_U03_ KTLiP. Treści kształcenia w zakresie zadań laboratoryjnych liczba godz. Treści kształcenia Odniesienie do efektów kształcenia dla modułu 3. Treści kształcenia w zakresie ćwiczeń Odniesienie liczba do efektów Treści kształcenia godz. kształcenia dla modułu yprowadzenie głównych zależności z mechaniki kwantowej, pojęcie poziomu
3 energetycznego, prawo Boltzmana dotyczące rozkładu obsadzeń poziomów energetycznych i pojęcie poziomu meta-trwałego Budowa atomu wodoru powiązana z postulatami Bohra, które nadają trwałość tego atomu wbrew prawom klasycznej elektrodynamiki Rozszerzenie pojęcia zjawiska emisji wymuszonej, absorpcji wymuszonej i emisji spontanicznej, poparte przykładami. łaściwości optyczne wiązki laserowej: kierunkowość, monochromatyczność, koherencja i polaryzacja. Zadania z optyki promieniowania laserowego Optyka promieniowania laserowego i przykłady obliczeń średnicy ogniska i długości Rayleigh a ogniska dla zadanych soczewek lub zwierciadeł skupiających. yprowadzenie związków między różnymi współczynnikami jakości wiązki dla różnego rodzajów laserów. Metody wyznaczania parametrów laserowej obróbki spawania i cięcia dla danego typu lasera CO. Kolokwium zaliczeniowe _04 Metody sprawdzania efektów kształcenia Symb ol efektu Metody sprawdzania efektów kształcenia (sposób sprawdzenia, w tym dla umiejętności odwołanie do konkretnych zadań projektowych, laboratoryjnych, itp.) _04 kolokwium zaliczenie kolokwium zaliczenie Kolokwium zaliczenie z ćwiczeń Obserwacja zachowania studenta w trakcie ćwiczeń Obserwacja zachowania studenta w trakcie zajęć
D. NAKŁAD PRACY STUDENTA Rodzaj aktywności Bilans punktów ECTS obciążenie studenta 1 Udział w wykładach 30 Udział w ćwiczeniach 15 3 Udział w laboratoriach 4 Udział w konsultacjach (-3 razy w semestrze) 5 Udział w zajęciach projektowych 6 Konsultacje projektowe 7 Udział w kolokwium zaliczeniowym 8 9 Liczba godzin realizowanych przy bezpośrednim udziale nauczyciela akademickiego 10 Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczyciela akademickiego (1 punkt ECTS=5-30 godzin obciążenia studenta) 47 (suma) 11 Samodzielne studiowanie tematyki wykładów 0 1 Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń 15 13 Samodzielne przygotowanie się do kolokwiów 10 14 Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów 15 ykonanie sprawozdań 15 Przygotowanie do kolokwium końcowego z ćwiczeń 3 17 18 Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego 5 19 0 Liczba godzin samodzielnej pracy studenta 53 (suma) 1 Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach samodzielnej pracy (1 punkt ECTS=5-30 godzin obciążenia studenta) Sumaryczne obciążenie pracą studenta 100 3 Punkty ECTS za moduł 1 punkt ECTS=5-30 godzin obciążenia studenta 4 4 Nakład pracy związany z zajęciami o charakterze praktycznym Suma godzin związanych z zajęciami praktycznymi 47 5 Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym 1 punkt ECTS=5-30 godzin obciążenia studenta E. LITERATURA 1,9,1 1,9 ykaz literatury A. ykład i C. Ćwiczenia Andrzej Klimpel, Technologie Laserowe, ydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 01. iliam Steen, Laser Material Processing, Jan Kusiński, Lasery I ich zastosowania w inżynierii materiałowej, ydawnictwo Naukowe Akapit Kraków 000 Edward Dobaj, Maszyny i urządzenia spawalnicze, ydawnictwa Naukowo- Techniczne, arszawa 1998. Zygmunt Mucha, Modelowanie i badania eksperymentalne laserowego kształtowania materiałów konstrukcyjnych, ydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej Kielce 004.
itryna modułu/przedmiotu