Properties of light waves, polarization, propagation of waves. Complex reprezentation of optical fields.
Last update: NEMEC (21.05.2007)
Vlastnosti světelných vln, polarizace světla, šířeni vln prostředím. Přiblížení geometrické optiky. Základy teorie optických zobrazení, teorie aberací. Šíření vln ve vodivém prostředí. Komplexní reprezentace optických polí, klasická teorie koherence, částečná polarizace. Fourierovská optika, úvod do holografie. Gaussovské svazky a optické rezonátory.
Aim of the course -
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (11.05.2023)
This is a considerably advanced course in optics, which is primarily intended for students in the 3rd year of the Bachelor's degree in Physics, or students in the 1st year of the Master's degree in Optics and Optoelectronics. The content of the course forms the basis for subsequent specialized lectures on optics.
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (11.05.2023)
Jedná se o značně pokročilý kurz optiky, který je primárně určen pro studenty 3. ročníku bakalářského studia Fyziky, případně studenty 1. ročníku magisterského studia oboru Optika a optoelektronika. Obsah kurzu tvoří základ pro navazující specializované přednášky z optiky.
Course completion requirements -
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (11.05.2023)
In order to be awarded credit, a credit test must be successfully written at the end of the semester. There is one regular and two reparative attempts to pass this test.
The credit must be obtained before registering for the exam.
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (15.02.2023)
Pro udělení zápočtu musí být úspěšně napsána zápočtová písemka na konci semestru. Tato písemka je uskutečněna v jeden řádný a dvou opravných termínech.
Zápočet je nutné získat před přihlášením na zkoušku.
Literature -
Last update: NEMEC/MFF.CUNI.CZ (03.04.2008)
basic:
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge 2003.
B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Fundamentals of Photonics, A Wiley-Intersience publication, New York, 1991.
E. Hecht: Optics, Addison Wesley, San Francisco 2002.
complementary:
Luneburg,R.K.: Mathematical Theory of Optics, University of California Press, Berkeley, CA, 1964
M. Francon: Optical Interferometry
D. Marcuse: Light Transmission Optics
D. Marcuse: Theory od Dielectric Optical Waveguides
H.-G. Unger: Planar Optical Waveguides and Fibers
S. Solimeno, B. Crosignani a P. DiPorto: Guiding, Diffraction and Confinement of Optical Radiation
J. Peřina: Coherence of Light
H. Haken: Light
A. K. Ghatak, K. Thyagarajan: Contemporary Optics
A. K. Ghatak: An Introduction to Modern Optics
C. Curry: Wave Optics
J. A. Arnaud: Beam and Fiber Optics
A. Yariv: Quantum Electronics
A. Papoulis: Systems and Transform with Applications in Optics
J. W. Goodman: Introduction to Fourier Optics
M. Francon: Holography
H. A. Haus: Waves and Fields in Optoelectronics
L. Mandel, E. Wolf: Optical Coherence and Quantum Optics
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (19.02.2015)
základní:
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, 7. rozšířené vydání, Cambridge 2003.
B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Základy fotoniky 1 a 2, matfyzpress, Praha 1994.
P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.
E. Hecht: Optics, Addison Wesley, 4. vydání, San Francisco 2002.
doplňková:
Luneburg,R.K.: Mathematical Theory of Optics, University of California Press, Berkeley, CA, 1964
M. Francon: Optical Interferometry
D. Marcuse: Light Transmission Optics
D. Marcuse: Theory od Dielectric Optical Waveguides
H.-G. Unger: Planar Optical Waveguides and Fibers
J. Schr#fel, K. Novotný: Optické vlnovody
S. Solimeno, B. Crosignani a P. DiPorto: Guiding, Diffraction and Confinement of Optical Radiation
V. Vrba: Moderní aspekty klasické fyzikální optiky
J. Peřina: Coherence of Light
J. Peřina: Teorie koherence
H. Haken: Light
A. K. Ghatak, K. Thyagarajan: Contemporary Optics
A. K. Ghatak: An Introduction to Modern Optics
C. Curry: Wave Optics
J. A. Arnaud: Beam and Fiber Optics
A. Yariv: Quantum Electronics
A. Papoulis: Systems and Transform with Applications in Optics
J. W. Goodman: Introduction to Fourier Optics
M. Francon: Holography
H. A. Haus: Waves and Fields in Optoelectronics
M. Miler: Holografie
J. Čtyroký: Integrovaná optika
L. Mandel, E. Wolf: Optical Coherence and Quantum Optics
B. G. Koreněv: Úvod to teorie Besselových funkcí
Requirements to the exam -
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (11.05.2023)
The exam is oral. The exam requirements correspond to the course syllabus.
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (06.10.2017)
Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu předmětu.
Syllabus -
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (11.05.2023)
1. Basic equations of electromagnetic theory.
2. Polarization of light.
3. Wave propagation in stratified medium.
4. Geometrical optics.
5. Light waves in absorbing medium.
6. Perception of colours.
7. Introduction to theory of optical coherence.
8. Fourier optics.
9. Holography.
10. Gaussian beams and optical resonators.
Last update: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (19.02.2015)
1. Základní vztahy teorie elektromagnetického pole.
Maxwellovy rovnice v diferenciálním tvaru.
Hraniční podmínky.
Maxwellovy rovnice v integrálním tvaru a plochy nespojitosti vektorů elektromagnetického pole.
Vlnová rovnice, Helmholtzova rovnice, fázová a grupová rychlost.
Interference a časová koherence, měření komplexního stupně časové koherence, princip Fourierových spektrometrů.
Interference a prostorová koherence, Fresnelovo přiblížení sférické vlny, vliv spektrální šířky na interferenci, počet pozorovatelných proužku v Youngově dvouotvorovém pokusu
Částečná polarizace, koherenční matice, stupeň polarizace, zcela polarizované a nepolarizované světlo.
Přenosová funkce zobrazovací soustavy. Funkce impulzové odezvy.
Optický výpočet Fourierovy transformace v dalekém poli (Fraunhoferova aproximace) a pomocí čočky. Souvislost optického výpočtu FT transformace a difrakce světla.
Prostorová filtrace.
9. Holografie.
Princip holografie, záznam a rekonstrukce obrazu.
Holografické prostorové filtry.
Objemové hologramy.
10. Gaussovské svazky a optické rezonátory.
Paraxiální Helmholtzova rovnice.
Komplexní amplituda gaussovského svazku.
Parametry gaussovského svazku - intenzita, poloměr, divergence, fáze a vlnoplochy.
Šíření gaussovského svazku ve volném prostoru.
Tvarování gaussovského svazku(průchod tenkou čočkou, odraz na zrcadle), čočkový vlnovod, zákon ABCD.
Optický rezonátor, rezonanční podmínka, rezonanční frekvence, příčné a podélné mody rezonátoru. Hustota modů v jednorozměrném, dvourozměrném a třírozměrném rezonátoru. Vliv ztrát v rezonátoru.
