FYBSC0007 Optika

Fyzikální ústav v Opavě
zima 2022
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
Rozvrh
St 16:25–18:00 B4, Pá 10:35–12:10 309
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
FYBSC0007/A: St 18:05–18:50 B4, Pá 12:15–13:00 309, 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
předmět má 10 mateřských oborů, zobrazit
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
  • Povaha a šíření světla, historický vývoj, světelné zdroje, měření rychlosti světla. Základy fotometrie a vidění. (Počet výukových týdnů: 2)
  • Geometrická optika: zákony paprskové optiky - index lomu, Huygensův a Fermatův princip, zákon odrazu a lomu na dielektrickém rozhraní, úplný odraz a odrazné hranoly, rozklad světla hranolem; optické zobrazení, kulová zrcadla, lom na kulové ploše, čočky, optické vady. Jednoduché optické soustavy - oko, brýle, lupa, mikroskop, dalekohled. Optické jevy v atmosféře. (Počet výukových týdnů: 3)
  • Vlnová optika: vlnová rovnice, optický obor elektromagnetických vln, superpozice vln, vlastnosti rovinných elektromagnetických vln; polarizace světla, její popis a užití; kulové vlny; chování rovinných elektromagnetických vln na rozhraní dvou dielektrik, Fresnelovy rovnice, Brewsterův úhel, úplný odraz a evanescentní vlna; koherence světla; dvousvazková interference, Youngův pokus, interference na dielektrické 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; Fresnelova difrakce. Holografie. Limita geometrické optiky, eikonálová rovnice, rovnice paprsku, Fermatův princip. (Počet výukových týdnů: 5)
  • Šíření světla v anizotropních prostředích: 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. Umělá anizotropie. (Počet výukových týdnů: 2)
Literatura
    povinná literatura
  • BAJER J.: Optika 2 + CD (Optika 1). Olomouc: chlup.net, 2018.
  • IRODOV, I. E.: Problems in General Physics. Mir Publishers (1988). (ISBN 5-03-000800-4, případně i jiná vydání; z celé knihy pouze část 5 - Optika)
  • HECHT E.: Optics. San Francisco: Addison-Wesley, 2002. (nebo novější vydání)
    doporučená literatura
  • PEDROTTI F. L., PEDROTTI L. M., PEDROTTI L. S.: Introduction to Optics. Cambridge Univ. Press, 2017.
  • FEYNMAN R. P., LEIGHTON R. B., SANDS M.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1 (revidované vydání s řešenými příklady). Praha: Fragment, 2013.
  • Matveev A. N.: Optics. Moscow: Mir Publishers 1988. ISBN 5-03-001133-1.
  • MALÝ P.: Optika. Praha: Karolinum, 2008.
  • FUKA J., HAVELKA B.: Optika a atomová fyzika, část I. – Optika. Praha: SPN, 1961.
  • BORN M., WOLF E.: Principles of Optics – Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. Cambridge: Cambridge University Press, 1999.
  • HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J.: Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Část 4, Elektromagnetické vlny – Optika – Relativita. Praha: Prometheus 2002. (nebo novější vydání)
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 základní 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.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2020, zima 2021, zima 2023, zima 2024.