Základy optické fyziky

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Přednášenou tématikou jsou základy optiky. Konkrétně elektromagnetická teorie, lineární fyzikální optika, základy nelineárního přístupu a geometrická optika. Cílem přednášky je poskytnout studentům bakalářského studia základní znalosti v co nejširší oblasti optiky. Rozsah probírané látky je omezen s ohledem na předpokládané využití například pro bakalářskou práci. V případě zájmu mohou být získané znalosti prohloubeny v některém z volně navazujících přednětů magisterského studia. 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 ujasňuje 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, včetně 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, anizotropní 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 obecný 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 prvků.

11. Optické aberace reálných systému.

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

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Základní znalosti z optiky.

Schopnosti:

Schopnosti provádět základní analýzu a výpočty v oblasti optiky.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] B. E. A. Saleh, M.C. Teich: Fundamentals of Photonics. J.Wiley, New York 1991.

Doporučená literatura:

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

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

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

[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:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: