UFMMTBP005 Optika

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2023
Rozsah
4/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Rozvrh
Út 16:25–18:00 B4, St 13:55–15:30 B4
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
UFMMTBP005/01: Út 18:05–19:30 B4, J. Hladík
Předpoklady
Předpokladem je znalost základů matematiky, mechaniky a elektromagnetismu. Potřebné znalosti si však lze doplnit i v průběhu kurzu.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Kurz seznamuje posluchače se základy fyzikálního popisu světla a jeho šíření v látkovém prostředí a uvádí některé jednoduché aplikace optických jevů v přírodě a technice.
Výstupy z učení
Studenti budou mít fundamentální znalosti v tomto oboru fyziky a budou schopni řešit základní typy teoretických i praktických problémů.
Osnova
  • • Historický vývoj názorů na světlo, povaha světla, měření rychlosti světla. Fotometrie. (  počet výukových týdnů: 2)
  • • Geometrická optika: Fermatův princip, zákon odrazu a lomu na dielektrickém rozhraní; úplný odraz a odrazné hranoly; rozklad světla hranolem; kulová zrcadla; lom na kulové ploše, čočky. Jednoduché optické soustavy - oko, lupa, mikroskopy, dalekohledy. Optické jevy v atmosféře. Teorie aberace. (  počet výukových týdnů: 3)
  • • Vlnová optika: optický obor elektromagnetických vln, vlastnosti rovinných elektromagnetických vln, polarizace světla a její vužití, kulové vlny; chování rovinných elektromagnetických vln na rozhraní dvou dielektrik, Fresnelovy amplitudy odražené a lomené vlny, Brewsterův úhel, úplný odraz a evanescentní vlna; koherence světla; dvousvazková interference - interference dvou rovinných světelných vln, Youngův pokus, interference na tenké vrstvě (mýdlová blána, antireflexní vrstva, Newtonova skla). Interferometry. Difrakce světla, Babinetův princip, Huygensův-Fresnelův princip, skalární teorie difrakce; Fraunhoferova difrakce na štěrbině, na mřížce a na kruhovém otvoru. Holografie a její využití. Limita geometrické optiky, eikonálová rovnice, rovnice paprsku. (  počet výukových týdnů: 4)
  • • Šíření světla v anizotropních látkách: Fresnelův elipsoid, plocha fázových rychlostí, plocha indexů lomu, dvojlom, optická osa indexová, polarizace vln v anizotropních látkách, plocha paprskových rychlostí, optická osa paprsková; jednoosé krystaly. (  počet výukových týdnů: 4)
Literatura
    doporučená literatura
  • Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M. : Feynmanovy přednášky z fyziky - revidované vydání - 1. díl. Fragment : Praha 2013. ISBN 978-80-253-1642-9.
  • Fuka J., Havelka B. : Optika a atomová fyzika, část I. - OPTIKA. SPN : Praha 1961.
  • P. Malý. Optika. Praha, 2008. ISBN 978-80-246-1342-0. info
  • E. Hecht. Optics. San Francisco, 2002. ISBN 0-321-18878-0. info
  • M. Born, E. Wolf. Principles of Optics. Cambridge, 1999. ISBN 0-521-78449-2. info
    neurčeno
  • Williamson S. J., Cummins H. Z. : Light and Color in Nature and Art. John Wiley & Sons, Inc. : New York 1983.
  • Bednář J. : Pozoruhodné jevy v atmosféře. Academia : Praha 1989.
Výukové metody
přednáška; demonstrace; cvičení; analýza výukových pořadů; individuální příprava - studium textů; domácí úkoly;
Metody hodnocení
• Aktivní účast na cvičení a vyřešení všech domácích úloh. Studenti v rámci ústní zkoušky prokazují znalosti a přehled z oblasti optiky v rozsahu přednášek.
• Zkouška bude mít část písemnou i ústní.
• K úspěšnému složení zkoušky je třeba prokázat základní znalosti teorie.
Informace učitele
Nejzásadnější česky psané knihy z oblasti optiky jsou dostupné na webu https://www.opto.cz/knihy/ Podrobnější informace budou studentům sděleny v rámci první přednášky.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2020, zima 2021, zima 2022, zima 2024.