Your browser does not support JavaScript, or its support is disabled. Some features may not be available.
Physics III (Optics) - NOFY022
Title:
Fyzika III (optika)
Guaranteed by:
Laboratory of General Physics Education (32-KVOF)
Faculty:
Faculty of Mathematics and Physics
Actual:
from 2013 to 2014
Semester:
winter
E-Credits:
7
Hours per week, examination:
winter s.:3/2, C+Ex [HT]
Capacity:
unlimited
Min. number of students:
unlimited
4EU+:
no
Virtual mobility / capacity:
no
State of the course:
taught
Language:
Czech
Teaching methods:
full-time
Teaching methods:
full-time
Annotation -
--- Czech English
Last update: T_KVOF (16.05.2003)
A semester lecture in optics. This is a part of the basic course in physics, for the 2nd year students.
Last update: G_F (06.06.2006)
Semestrální kurz optiky, který je částí základního kurzu fyziky.
Přednáška určena pro posluchače 2. roč., F.
Osnova: elektromagnetické vlny, kvazimonochromatické elektromagnetické vlny, ohybové jevy, geometrická a přístrojová optika, šíření světla v anizotropních prostředích, vlnově korpuskulární dualismus, interakce elektromagnetického záření s hmotou, Fourierova optika, základy vláknové optiky, základy fotoniky.
Aim of the course -
--- Czech English
Last update: T_KVOF (28.03.2008)
A semester lecture in optics. This is a part of the basic course in physics, for the 2nd year students.
Last update: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)
Semestrální kurz optiky, který je částí základního kurzu fyziky.
Přednáška určena pro posluchače 2. roč., F.
Osnova: elektromagnetické vlny, kvazimonochromatické elektromagnetické vlny, ohybové jevy, geometrická a přístrojová optika, šíření světla v anizotropních prostředích, vlnově korpuskulární dualismus, interakce elektromagnetického záření s hmotou, Fourierova optika, základy vláknové optiky, základy fotoniky.
Last update: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (30.08.2015)
/1/ E. Klier: Optika ( skriptum ) SPN Praha 1980
/2/ J. Kolovrat: Příklady z optiky, SPN Praha 1979
/3/ P. Malý, J. Pantoflíček: Doplňkový text k přednášce z optiky (Doplňkový text OZVF ) MFF UK Praha 1989
/4/ M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford 1980
/5/ A. Štrba: Optika, Alfa Bratislava 1978
/6/ F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti: Introduction to Optics, Prentice-Hall Internat. 1993
/7/ R. W. Pohl: Optik und Atom Physics, Springer Berlin 1963 (ruský překlad Nauka Moskva 1966)
/8/ J. Fuka, B. Havelka: Optika, SPN Praha 1961
/9/ B. Havelka: Geometrická optika I, II, NČSAV Praha 1955
/10/ Miler: Holografie, SNTL Praha 1974SPN Praha 1980
Last update: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (16.10.2020)
přednáška + cvičení
Syllabus -
--- Czech English
Last update: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)
1. Electromagnetics waves.
Plane and spherical electromagnetic waves, their properties.
Complex representation of monochromatic wave. Dipole radiation.
Electromagnetic origin of light, spectral ranges of electromagnetic waves.
Propagation of monochromatic electromagnetic wave in vacuum.
Polarization of light. Description of polarization.
Propagation of monochromatic electromagnetic wave in non-conductive, isotropic and linear medium. Propagation of light in conductors.
Reflection and refraction of plane waves on plane interface, Fresnel formulae.
2. Quasi-monochromatic electromagnetic waves.
Generic electromagnetic wave in linear medium. Fourier analysis, spectrum. Phase and group velocities.
Superposition of electromagnetic waves. Two-beam interference, Young`s experiment. Multiple-beam interference.
Coherence of light. Temporal and spatial coherence. Complex degree of coherence.
Optical interferometers, applications.
3. Diffraction phenomena.
Huygens-Fresnel`s principle.
Fraunhofer diffraction. Optical diffraction grating.
Fresnel diffraction. Fresnel zones.
Optical imaging. Fourier optics. Principles of holography.
4. Geometrical and instrumental optics.
Short-wave approximation, eiconal equation, light ray. Huygens` principle, Fermat`s principle.
Paraxial optics. Imaging equations. Optical imaging by reflection and refraction on a spherical interface.
Opical imaging instruments (eye, magnifier, glasses, microscope, telescope, photographic apparatus). - Basics of photometry.
Spectral instruments - prism, grating, interferometers. Principles of optical spectroscopy.
5. Propagation of light in anisotropic media
Propagation of light in anisotropic media, Fresnel equation.
Geometrical construction, indicatrix.
Optical properties of crystals. Application of birefringence: polarizers, compensators.
6. Wave-corpuscular dualism.
Spectrum of black-body radiation. Planck`s law.
Photoelectric effect. Photon. Compton effect.
Diffraction of particles, experiments of Davisson - Germer. De-Broglie waves.
7. Interaction of electromagnetic radiation with matter.
Absorption and emission. Stimulated and spontaneous transitions. Principles of laser.
Dispersion. Relation between index of refraction and absorption coefficient. Lorentz theory of dispersion.
Light scattering, elastic and non-elastic scattering.
8. Fourier optics.
Fraunhofer diffraction and Fourier transformation. Optical filtering. Optical correlation, convolution. Pattern recognition.
9.Principles of fiber optics.
Guided light waves. Modes. Attenuation. Types of optical fibers. Application.
10.Introduction to photonics.
Principles of light detection.
Nonlinear optics. Second harmonic generation, frequency mixing.
Self-focusing, self-phase modulation. Optical phase conjugation.
Electro-optic and acousto-optic modulation of light.
Optical switches, memories.
Last update: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (06.10.2017)
1. Elektromagnetické vlny.
Rovinná a kulová elektromagnetická vlna, její charakteristiky.
Komplexní reprezentace monochromatické vlny. Záření dipólu.
Elektromagnetická povaha světla, spektrální obory elektromagnetických vln.
Šíření monochromatické elektromagnetické vlny ve vakuu. Rychlost šíření (metody měření), Michelsonův pokus, Dopplerův jev.
Šíření monochromatické elektromagnetické vlny v nevodivém, isotropním a lineárním prostředí.
Odraz a lom na rovinném rozhraní, Fresnelovy vzorce.
2. Kvazimonochromatické elektromagnetické vlny.
Obecná elektromagnetická vlna v lineárním prostředí. Fourierova analýza, spektrum.
Fázová a grupová rychlost.
Superpozice elektromagnetických vln. Interference dvou svazků, Youngův pokus. Interference mnoha svazků.
Koherence. Koherence časová a prostorová. Stupeň koherence.
Optické interferometry, aplikace.
3. Ohybové jevy.
Huygensův-Fresnelův princip.
Fraunhoferův ohyb. Optická ohybová mřížka.
Fresnelův ohyb. Fresnelovy zóny.
Optické zobrazení. Fourierova optika. Princip holografie.
4. Geometrická a přístrojová optika.
Aproximace velmi krátkých vln, eikonálová rovnice, paprsek. Huygensův princip, Fermatův princip.
Paraxiální optika. Zobrazovací rovnice. Optické zobrazení odrazem a lomem na kulové ploše.
Optické zobrazovací přístroje ( oko, lupa, brýle, mikroskop, dalekohled, fotografický přístroj), základy fotometrie.
Spektrální přístroje - hranolové, mřížkové, interferometry. Základní uspořádání spektroskopických experimentů.
5. Šíření světla v anizotropních prostředích.
Šíření rovinné vlny v anizotropním prostředí. Fresnelova rovnice.
Geometrická konstrukce, indikatrix.
Optické vlastnosti krystalů. Aplikace dvojlomu: polarizátory, kompenzátory.
6. Vlnově korpuskulární dualismus.
Spektrum záření černého tělesa, Planckova kvantová hypotéza.
Fotoelektrický jev. Foton. Comptonův jev.
Rentgenové záření, vlastnosti spektra brzdného záření.
Difrakce částic: experimenty Davissonova-Germerova typu.
7. Interakce elektromagnetického záření s hmotou.
Procesy absorpce a emise. Stimulované a spontánní přechody. Princip činnosti laseru.
Disperze. Souvislost mezi indexem lomu a koeficientem absorpce. Lorentzova teorie disperze.
Rozptyl světla. Elastický a neelastický rozptyl světla.
8. Fourierova optika.
Fraunhoferova difrakce a Fourierova transformace. Optická filtrace. Optická korelace, konvoluce. Rozpoznávání obrazů.
9. Základy vláknové optiky.
Vedení světelných vln. Mody. Útlum. Typy optických vláken. Aplikace.
10. Základy fotoniky.
Nelineární optika. Generace harmonických frekvencí, směšování frekvencí.
Samofokusace, modulace fáze. Optická fázová konjugace.
Elektro-optická, akusto-optická modulace světla.
