UFPA214 Základy optiky

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2010
Rozsah
1/1/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Garance
RNDr. Hynek Sekanina, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
UFPA110 Mech. a molek. fy pro apl. fyz
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět "Optika" představuje teoretickou bázi základního kurzu fyziky v oblasti optiky pro všechny posluchače fyzikálních oborů. Obsah (Sylabus) Úvod. Historický vývoj optiky; vymezení oblastí zájmu optiky. Elektromagnetické vlny. Optický obor elektromagnetických vln; vlastnosti elektromagnetických vln, superpozice a polarizace elektromagnetických vln; středování, komplexní reprezentace; fotometrické pojmy a veličiny. Nemonochromatické a chaotické světlo. Spektrální reprezentace; vlnové balíky, grupová rychlost; přirozená šířka, rozšíření spektrálních čar; chaotické-termální světlo; Fourierovská analýza náhodných procesů. Šíření světla v izotropních prostředích. Šíření světla v dielektrických prostředích; odraz a lom světla na rozhraní mezi dielektriky; úplný odraz světla; energetické poměry při lomu a odrazu světla; šíření světla ve vodivých prostředích; odraz světla od povrchu vodiče. Geometrická optika. Přiblížení geometrické optiky, eikonálová rovnice; čočky, zrcadla a optické soustavy, maticová reprezentace; optické zobrazení; aberace optických soustav; optické přístroje. Interference světla. Dvoupaprsková interference s dělením amplitudy; Michelsonův interferometr, časová koherence, Fourierovská spektroskopie; dvoupaprsková interference s dělením vlnoplochy, prostorová koherence; mnohopaprsková interference s dělením amplitudy, Fabryho-Perotův interferometr; interference v tenkých vrstvách. Difrakce světla. Skalární teorie difrakce; Fresnelova-Kirchhofova aproximace; Fraunhoferova difrakce; Fresnelova difrakce. Holografie. Rovnice hologramu, typy hologramů. Šíření světla v anizotropních prostředích. Popis anizotropních prostředí; šíření rovinné elektromagnetické vlny v anizotropním prostředí; chod paprsků v anizotropním prostředí, dvojlom; interference polarizovaných vln; rotace roviny polarizace; umělá anizotropie.
Osnova
  • Úvod. Historický vývoj optiky; vymezení oblastí zájmu optiky.
    Elektromagnetické vlny. Optický obor elektromagnetických vln; vlastnosti elektromagnetických vln, superpozice
    a polarizace elektromagnetických vln; středování, komplexní reprezentace; fotometrické pojmy a veličiny.
    Nemonochromatické a chaotické světlo. Spektrální reprezentace; vlnové balíky, grupová rychlost; přirozená šířka, rozšíření spektrálních čar; chaotické-termální světlo; Fourierovská analýza náhodných procesů.
    Šíření světla v izotropních prostředích. Šíření světla v dielektrických prostředích; odraz a lom světla na rozhraní mezi dielektriky; úplný odraz světla; energetické poměry při lomu a odrazu světla; šíření světla ve vodivých prostředích; odraz světla od povrchu vodiče.
    Geometrická optika. Přiblížení geometrické optiky, eikonálová rovnice; čočky, zrcadla a optické soustavy, maticová reprezentace; optické zobrazení; aberace optických soustav; optické přístroje.
    Interference světla. Dvoupaprsková interference s dělením amplitudy; Michelsonův interferometr, časová koherence, Fourierovská spektroskopie; dvoupaprsková interference s dělením vlnoplochy, prostorová koherence; mnohopaprsková interference s dělením amplitudy, Fabryho-Perotův interferometr; interference v tenkých vrstvách.
    Difrakce světla. Skalární teorie difrakce; Fresnelova-Kirchhofova aproximace; Fraunhoferova difrakce; Fresnelova difrakce.
    Holografie. Rovnice hologramu, typy hologramů.
    Šíření světla v anizotropních prostředích. Popis anizotropních prostředí; šíření rovinné elektromagnetické vlny
    v anizotropním prostředí; chod paprsků v anizotropním prostředí, dvojlom; interference polarizovaných vln; rotace roviny polarizace; umělá anizotropie.
Literatura
    doporučená literatura
  • Saleh B. E. A., Teich M. C. Základy fotoniky. Svazek 1-4 Matfyzpress, Praha, 1994. info
  • Pospíšil J. Základy optiky I, II. UP, Olomouc, 1983. info
  • Štrba A. Všeobecná fyzika - Optika. ALFA, Bratislava, a SNTL, Praha, 1979. info
  • Born M., Volf E. Osnovy optiky. Nauka, Moskva, 1970. info
  • Born M., Wolf E. Principles of Optics. Pergamon Press, Oxford, 1964. info
  • Fuka J., Havelka B. Optika. SPN, Praha, 1961. info
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2009, zima 2011, zima 2012, zima 2013, zima 2014, zima 2015, zima 2016, zima 2017.