Základy optiky

Garant předmětu:

Ivan Richter

Přednášející:

Pavel Kwiecien, Ivan Richter

Cvičící:

Pavel Kwiecien, Ivan Richter

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Přednáška probírá základy optiky - elektromagnetickou teorii, lineární fyzikální optiku a materiálové vlivy, základy nelineárních pohledů 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 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, vcetně základu difrakce na mřížkách. Na difrakčním principu ujasňuje otázku funkce holografie. Řeší podmínky přechodu na geometrické přiblížení. Všímá si dále základů zobrazení geometrického přístupu a „náhradního schématu“ zobrazovacího systému (paraxiálního), a zmiňuje se o optických vadách. Nastiňuje základy přístrojové 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 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 systémů.

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

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Základní znalosti a přehled v oblasti optiky, jak geometrické, tak i fyzikální vlnové.

Schopnosti:

Orientace v dané problematice, praktická aplikace a porozumění základním optickým principům.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Elektonické texty na webu: http://optics.fjfi.cvut.cz

Doporučená literatura:

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

[3] Hecht E., Zajac A.: Optics. Addison Wesley, London 1974.

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

[5] Schroder G.: Technická optika, SNTL, Praha 1981

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost TR:121 Kwiecien P. 14:00–15:50 (přednášková par. 1) Trojanova 13 velká seminárka KFE
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)
• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (volitelný předmět)