Optická odrazivost periodických struktur

• Název práce v češtině: Optická odrazivost periodických struktur
• Název v anglickém jazyce: Optical reflectivity of periodical structures
• Klíčová slova: Fourierova transformace.|Rozhraní indexu lomu.|Částečně uspořádané vrstvy.|Matice přenosu.
• Klíčová slova anglicky: Fourier transform.|Refractive index interface.|Quasi-ordered layers.|Transfer matrix.
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D.
• Řešitel: Kateřina Barotová - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 30.11.2022
• Datum zadání: 01.12.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 13.09.2023
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.05.2024
• Oponenti: RNDr. Eva Schmoranzerová, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Tématem bakalářské práce je teoretické studium odrazivosti světla periodických struktur v kůži zejména ještěrů, výsledky je ale možné aplikovat na mnohem širší třídu živočichů a jejich tkání (zejm. ptačí peří, duhovka oka). Je známo, že periodická distribuce indexu lomu uvnitř dielektrik vede k účinné odrazivosti takového materiálu, příp. k vysoké účinnosti difrakce. V porovnání s prostým zabarvením pigmenty dává tento jev vyniknout živým barvám např. ještěrů, pokud jejich kůže obsahuje vrstvy buněk s obsahem guaninových krystalků, uspořádaných do pravidelných vrstev.

Zatímco primární příčina vzniku intenzivního zabarvení kůže je dlouho známa, současný výzkum se zaměřuje na předpověď spektra odraženého záření a následně přiřazení odpovídajícího bodu v barevném prostoru zraku ještěra, a to na základě znalosti geometrické stavby kůže. K těmto předpovědím se nejčastěji využívají varianty vícevrstvého modelu [1], přičemž pro výpočet optické odezvy iridoforů (vrstevantých struktur) se standardně používá Fourierova transformace [2]. Uplatňují se i jiné modely založené např. na metodě efektivního média a vrstevnatých struktur [3], svoje uplatnění nachází i výpočty šíření světla se započtením jednoho odrazu (Bornova aproximace) [4].

Cílem bakalářské práce bude systematické porovnání vybraných modelů s přesným výpočtem odrazivosti částečně neuspořádaného jednorozměrného systému. Práce bude zaměřena zejména na předpovědi fourierovského modelu [2], Bornovy aproximace [4] a metody založené na efektivním médiu a snahou bude vymezit oblast platnosti předpovědí těchto modelů, ev. jejich alespoň dílčí optimalizace na základě získaných dat. Zkoumány budou tři jednorozměrné systémy: jednoduchá
dielektrická vrstva, která umožní úvodní základní charakterizaci včetně plně analytických výpočtů, dále soustava přibližně periodicky uspořádaných dvojvrstev a nakonec přibližně periodická multivrstva složená ze struktur s uspořádáním na krátké vzdálenosti.

Seznam odborné literatury

[1] G. F. Grether, G. R. Kolluru, K. Nersissian, Biol. Rev. 79, 583 (2004).
[2] R. O. Prum, R. H. Torres, J. Exp. Biol. 207, 2157 (2004).
[3] S. V. Saenko, J. Teyssier, D. van der Marel, M. C. Milinkovitch, BMC Biol. 11, 105 (2013).
[4] L. Maiwald et al., Opt. Express 26, 11352 (2018).