Optical Research Group

Archiv novinek.
Archiv

Obsah



Základy optiky

P. Kwiecien

Přednáška pojednává o základech optiky - vychází z popisu elektromagnetického pole pomocí Maxwellových rovnic a zabývá se šířením optické vlny ve vakuu a různých typech prostředí. Součástí je úvod do teorie anizotropních prostředí a nelineární optiky. Dále jsou studovány statistické vlastnosti optických vln a následně různé formy interference optických polí, difrakce světla, difraktivní struktury a základy holografie. Poslední část je věnována přístupu geometrické optiky k popisu optických soustav, analýze problematiky vidění a optickým přístrojům. Jednotlivé části jsou doplněny o přehled nejdůležitějších vybraných aplikací.

zimní semestr, 2+0, z, zk
více informací

 

Osnova:

  1. Úvod – formální uspořádání přednášky, podmínky získání zápoču a zkoušky, návaznosti, předpoklady, motivace, ukázka aplikací, historie optiky, definice používaných symbolů a komplexní symbolika.
  2. Šíření optické vlny a Maxwellovy rovnice – základní vztahy a zákony elektromagnetického pole, Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, energie vlny, polarizace.
  3. Optická vlna v prostředí a základy teorie disperze – principy šíření optické vlny v materiálovém prostředí, disperzní rovnice, index lomu.
  4. Anizotropní a nelineární prostředí – šíření vlny v anizotropním prostředí, popis polarizace, dvojlom a dvojodraz, indukovaná anizotropie, optická aktivita, šíření optické vlny v nelineárním prostředí,  nelineární jevy a jejich aplikace.
  5. Přechod optické vlny rozhraním dvou prostředí – optická vlna v nehomogenním prostředí, rozhraní dvou homogenních prostředí, Snellovy zákony a Fresnelovy vztahy, vliv anizotropie na jevy na rozhraní.
  6. Statistické vlastnosti optické vlny – koherence optické vlny, prostorová a časová koherence, statistické projevy polarizace.
  7. Interference světla a interferometrie – interference dvou optických vln, interferometrie, základní typy interferometrů, vícevlnová interference a její využití
  8. Difrakce světla – základy skalární teorie difrakce, difrakční integrál, Fresnelova a Fraunhoferova difrakce.
  9. Difraktivni struktury a holografie – difrakce na pravidelné difrakční mřížce, tenká a objemová mřížka, základní principy holografie.
  10. Geometrická optika – přechod od vlnové k paprskové optice, základní postuláty geometrické optiky, ideální a reálné zobrazení, paraxiální prostor, tenká čočka, aberace optických systémů.
  11. Lidské oko a vidění – lidské oko, anatomie oka, radiometrie a fotometrie, barevné vidění a kolorimetrie.
  12. Optické přístroje – základní principy využívané v optických přístrojích, lupa, dalekohled, mikroskop, fotografie.

 

Podmínky udělení zápočtu:

  •  alespoň 10 bodů ze 2 písemných zápočtových testů v průběhu semestru (2x10 bodů).

 

Literatura:

  1. Hecht E.: Optics, 5th edition, Pearson, 2016.
  2. Saleh, B.E.A., Teich, M. C.: Fundamentals of Photonics, 3rd edition, Wiley-Interscience, Hoboken, 2019. - online verze https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0471213748
  3. Guenther, B. D.: Modern Optics, 2nd edition, Oxford University Press, New York, 2015.
  4. Fiala P., Richter I.: Fyzikální optika, skriptum, ČVUT Praha, 2005.
  5. R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands: Feynmanovy přednášky z fyziky, Fragment, Praha, 2000-2002.
  6. Havelka B.: Geometrická optika I.,II. ČSAV, Praha 1955.
Soubory ke stažení: