PředmětyPředměty(verze: 901)
Předmět, akademický rok 2021/2022
  
Optika - NOFY022
Anglický název: Optics
Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2021
Semestr: zimní
E-Kredity: 7
Rozsah, examinace: zimní s.:3/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Další informace: https://su.mff.cuni.cz/view/browse/home/francja
Garant: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
prof. Ing. Jan Franc, DrSc.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Předměty obecného základu
Je korekvizitou pro: NOOE021
Je prerekvizitou pro: NBCM172
Anotace -
Poslední úprava: 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.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)

Semestrální kurz optiky, který je částí základního kurzu fyziky.

Přednáška určena pro posluchače 2. roč., F.

elektromagnetické vlny, kvazimonochromatické elektromagnetické vlny, ohybové jevy, geometrická a přístrojová optika, šíření světla v anizotropních prostředích, interakce elektromagnetického záření s hmotou, základy vláknové optiky, šíření světla v nelineárním prostředí, vlnově korpuskulární dualismus.

Deskriptory
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)

Předmět je v ak. roce 2021/2022 vyučován prezenční formou. V případě přechodu na distanční formu budou studenti informováni o případných změnách průběhu výuky a podmínek ukončení předmětu

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)

Podmínky zakončení předmětu: Podmínkou získání zápočtu je aktivní účast na cvičení a prokázání úspěšného zvládnutí procvičované látky.

Literatura
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (30.08.2015)

[ 1] P. Malý: Optika, Karolinum Praha 2014.

[ 2] E. Klier: Optika ( skriptum) SPN Praha 1980.

[ 3] J. Kolovrat: Příklady z optiky, SPN Praha 1979.

[ 4] E. Hecht: Optics, , Addison-Wesley, San Francisco 2002.

[ 5] D. Halliday, R. Resnik, J. Walker: Fundamentals of physics, Wiley, New York, 2001 (český překlad VUTIUM Brno, 2000).

[ 6] M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford 1980.

[ 7] R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands: The Feynman Lectures on Physics, vol. 1,2, Addison- Wesley, Reading 1964 (český překlad Fragment Havlíčkův Brod 2000).

[ 8] J. Brož a kol.: Základy fyzikálních měření I - II. SPN Praha 1967, 1974, 1983.

[ 9] F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti: Introduction to Optics, Prentice-Hall Internat. 1993.

[10] B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Základy fotoniky, Matfyzpress, Praha 1994.

[11] A. Štrba: Optika, Alfa Bratislava 1978.

[12] J. Fuka, B. Havelka: Optika, SPN Praha 1961.

[13] V. Hajko, J. Daniel-Szabó: Všeobecná fyzika, UPJŠ Košice 1974

[14] M. Miler: Holografie, SNTL Praha 1974.

[15] A. Beiser: Úvod do moderní fyziky, Academia, Praha 1975.

Metody výuky
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)

přednáška + cvičení

Předmět je realizován v zimním semestru 2021-22 prezenční formou. Materiály a rozpis výuky je na http://fu.mff.cuni.cz/semicond/people/downloads/

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (17.09.2021)

Zkouška sestává z písemné a ústní části. Písemná část předchází části ústní a její nesplnění znamená, že celá zkouška je hodnocena známkou nevyhověl(a) a v ústní částí se již nepokračuje. Po úspěšném složení písemné části následuje část ústní. Nesložení ústní části znamená, že při příštím termínu je nutno opakovat obě části zkoušky, písemnou i ústní. Známka ze zkoušky se stanoví na základě bodového hodnocení písemné i ústní části. Zkouška se bude konat prezenční formou.

Sylabus -
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (22.12.2021)

1. Elektromagnetické vlny

Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice. Rovinná a kulová elektromagnetická vlna a jejich charakteristiky. Šíření monochromatické rovinné vlny ve vakuu a v nevodivém, izotropním, nemagnetickém a lineárním prostředí. Rychlost šíření a její měření. Energie vlny.

2. Polarizace rovinné monochromatické vlny

Polarizace světla (polarizační elipsa). Jonesův formalismus (maticový popis polarizace). Příprava polarizačního stavu světla a polarizační zařízení..

3. Odraz a lom

Odraz a lom na rovinném rozhraní, podmínky na rozhraní. Fresnelovy vzorce. Odraz a lom na opticky hustším a opticky řidším prostředí. Brewsterův úhel. Úplný vnitřní odraz. Energetická bilance na rozhraní, Fresnelovy výkonové koeficienty odrazu a transmise.

4. Superpozice vln (Interference)

Dvousvazková interference rovinných vln, Optické interferometry. Model interference dvou vln s kolineárními vlnovými vektory, dvousvazková interference na planparalelní dielektrické desce model interference dvou vln s nekolineárními vlnovými vektory, interferenční proužky stejného sklonu a stejné tloušt´ky, interference mnoha svazků s rovnoběžnými vlnovými vektory, Youngův pokus. Kvazimonochromatické záření, signál, fázová a grupová rychlost. Princip holografie.

5. Difrakce

Difrakční integrál, Fresnelova a Frauenhoferova aproximace. Fresnelovy zóny. Difrakce na hraně, štěrbině, obdélníkové a kruhové apertuře. Rayleigho kritérium rozlišitelnosti dvou bodů. Amplitudová difrakční mřížka, mřížková rovnice, úhlová disperze, volný spektrální ínterval.

6. Koherence

Koherence časová, koherence prostorová. Stupeň koherence. Prostorová závislost stupně koherence záření z nekoherentních zdrojů.

7. Geometrická a přístrojová optika

Aproximace velmi krátkých vln, eikonálová rovnice, paprsek, paprsková rovnice. Paraxiální optika. Gaussova zobrazovací rovnice. Optické zobrazení odrazem a lomem na kulové ploše. Optické zobrazovací přístroje (oko, lupa, mikroskop, dalekohled, fotografický přístroj).

8. Interakce elektromagnetického záření s hmotou

Absorpce a disperze. Souvislost mezi indexem lomu a koeficientem absorpce. Lorentzova a Drudeho mikroskopická teorie.

9. Základy vláknové optiky

Vedení světelných vln, módy, útlum.

10. Nelineární optika

Nelineární optické jevy druhého a třetího řádu. Generace harmonických frekvencí, samofokuzace, modulace fáze.

11. Šíření světla v anizotropním prostředí

Šíření rovinné vlny v anizotropním prostředí. Fresnelova rovnice, normálová plocha, indikatrix. Lom světla na rozhraní s anizotropním jednoosým prostředím, geometrická konstrukce,. použití dvojlomných látek.

12. Záření černého tělesa, fotoelektrický jev

Záření černého tělesa, Rayleigh-Jeansův, Wienův a Planckův vyzařovací zákon, vnější fotoelektrický jev, vlny spojené s částicemi

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK