APUNAT31 Optika

Fyzikální ústav v Opavě
zima 2021
Rozsah
4/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (cvičící)
Garance
RNDr. Jan Hladík, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Předpoklady
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(B))
Předpoklady nejsou vyžadovány.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem je seznámit posluchače se základy fyzikálního popisu světla a jeho šíření v látkovém prostředí a uvést některé jednoduché aplikace optických jevů v přírodě a technice.
Výstupy z učení
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.
Studenti se budou umět samostatně orientovat v této fyzikální oblasti a umět řešit základní typy příkladů z teorie i praxe.
Osnova
  • Historický vývoj názorů na světlo, měření rychlosti světla. Základní vlastnosti světla. Základy fotometrie a vidění. (Počet výukových týdnů: 1)
  • 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, mikroskop, dalekohled. Optické jevy v atmosféře. (Počet výukových týdnů: 4)
  • Vlnová optika: optický obor elektromagnetických vln, vlastnosti rovinných elektromagnetických vln, polarizace světla a její užití, 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; Fraunhoferův ohyb na štěrbině, na mřížce a na kruhovém otvoru. Holografie a její využití. Limita geometrické optiky, eikonálová rovnice, rovnice paprsku, Fermatův princip. (Počet výukových týdnů: 6)
  • 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: 2)
Literatura
    povinná literatura
  • BAJER J.: Optika 2 + CD (Optika 1). Olomouc: chlup.net, 2018.
  • HECHT E.: Optics. San Francisco: Addison-Wesley, 2002. (nebo novější vydání)
    doporučená literatura
  • HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J.: Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Část 4, Elektromagnetické vlny – Optika – Relativita. Praha: Prometheus 2002. (nebo novější vydání)
  • FEYNMAN R. P., LEIGHTON R. B., SANDS M.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1 (revidované vydání s řešenými příklady). Praha: Fragment, 2013.
  • FUKA J., HAVELKA B.: Optika a atomová fyzika, část I. – Optika. Praha: SPN, 1961.
  • MALÝ P.: Optika. Praha: Karolinum, 2008.
  • PEDROTTI F. L., PEDROTTI L. M., PEDROTTI L. S.: Introduction to Optics. Cambridge Univ. Press, 2017.
  • BORN M., WOLF E.: Principles of Optics – Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. Cambridge: Cambridge University Press, 1999.
Výukové metody
přednáška; demonstrace; cvičení; 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.
Informace učitele
Podrobnější informace budou studentům sděleny v rámci první přednášky.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2020, zima 2022, zima 2023, zima 2024.