Základy optiky

Přednášející:

Pavel Fiala (gar.)

Cvičící:

Pavel Fiala (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Přednáška probírá základy optiky - elektromagnetickou teorii, lineární fyzikální optiku a materiálové vlivy, základy nelineárních pohledu a náhled na optiku geometrickou. Cílem prednášky je získat pro bc. studium široké byť povrchnější a nehluboké informace o optice, které dávají možnost se lépe orientovat v tématu s ohledem na profesní charakter bakalářské práce. (Témata jsou posléze hlouběji rozvedena v mgr. studiu.) Prednáška vychází z elektrodynamické představy šíření rovinných optických vln ve vakuu (včetně polarizace), posléze v materiálovém prostředí. Vysvětluje základ lineární a nelineární odezvy v materiálovém prostředí a dispersní vlastnosti. Informuje o důsledcích v prostředí anizotropním a ujasnuje procesy okrajové podmínky na rozhraní. Zmiňuje se o důsledcích statistiky na interferenční procesy a vysvětluje elementy dvouvlnové interference a jejich aplikace v interferometrech. Na základě Fresnelova difrakčního integrálu ukazuje v grafické podobě difrakční procesy, vcetně základu difrakce na mřížkách. Na difrakčním principu ujasňuje otázku funkce holografie. Řeší podmínky přechodu na geometrické přiblížení. Všímá si dále základu zobrazení geometrického přístupu a ,náhradního schématu" zobrazovacího systému (paraxiálního), a zmiňuje se o optických vadách. Nastiňuje základy prístrojové optiky.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1.Vlnová rovnice jako důsledek Maxwellovych rovnic a základy šíření rovinné optické vlny ve vakuu; základní typy vln, včetně paraxiálních vln (příklady: parabolická vlna, gaussovský svazek). Admitance vakua, energie vlny ve vakuu.

2.Šíření optické vlny v izotropním prostředí, vektor polarizace; admitance prostředí, důsledek prostředí: absorpce a disperze homogenního prostředí, nelineární vlastnosti.

3.Procesy na rozhraní dvou homogenních prostředí; Brewsterův úhel, a úhel totálního odrazu.

4.Polarizace, popis a polarizační prvky, anizotropního prostředí.

5.Polychromatická vlna, interferenční zákon, základy statistiky a koherence druhého řádu, meřitelnost statistických vlastností interferencí.

6.Interference světla - dvouvlnová, optické interferometry.

7.Fresnelův integrál a difrakce v blízké a vzdálené zóně, grafická podoba.

8.Hologram jako obecny difrakční element, jeho zhotovení, aplikace holografie.

9.Rovnice eikonálu a základní postuláty geometrické optiky.

10.Základní vlastnosti ideálního zobrazení a zobrazení paraxiálními svazky, optická mohutnost lámavé plochy a systému, optická mohutnost dvou prvku.

11.Optické aberace reálných systému.

12.Základní optické přístroje - lupa, okulár, mikroskop, teleskop.

Osnova cvičení:

Není.

Cíle studia:

Znalosti:

Získat poznatky z dané oblasti.

Schopnosti:

Uplatnit nabyté znalosti v dalším studiu a v praxi.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] M. Born, E. Wolf: Principles of Optics. Pergamon Press, London, 1993 (6th edition).

[2] J.A. Stratton: Teorie elektromagnetického pole, SNTL, Praha, 1961.

[3] B. Sedlák, I. Stoll: Elektrina a magnetismus, Akademia, Karolinum, 1993.

Doporučená literatura:

[4] B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Fundamentals of Photonics. J.Wiley, New York 1991; cesky preklad Základy fotoniky, Matfyzpress , Praha, 1995.

[5] E. Hecht, A. Zajac: Optics, Addison Wesley, London, 1987 (2nd edition).

[6] S.G. Lipson, H. Lipson, D.S. Tannhauser: Optical Physics, Cambridge University Press, New York, 1995 (3rd edition).

[7] Ch. Kittel: Uvod do fyziky pevnych látek, Academia, Praha, 1985.

[8] J. Perina: Teorie koherence, SNTL, Praha, 1974.

[9] R.J. Collier, C.B. Burckhard, L.H. Lin: Optical Holography, Academic Press, New York, 1971.

[10] B. Havelka: Geometrická optika I.,II., CSAV, Praha, 1955.

[11] J. Bumbálek: Základy technické optiky, Skriptum FSI CVUT, Praha, 1990.

[12] G. Schröder: Technická optika, SNTL, Praha, 1988.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: