Předmět Fyzika III (optika) (NOFY022)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NOFY022 - Fyzika III (optika), Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

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.

Sylabus

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. Polarizace světla. 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. Vady zobrazení. 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. De Broglieovy vlny. 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. Základy detekce světla. Nelineární optika. Generace harmonických frekvencí, směšování frekvencí. Samofokusace, modulace fáze. Optická fázová konjugace. Elektro-optická, akusto-optická modulace světla. Optické spínače, paměti.

Literatura

[ 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.

Garant

prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.prof. Ing. Jan Franc, DrSc.