Optical Research Group

Archiv novinek.
Archiv

Content



Fyzikální optika I

M. Škereň

Přednáška pojednává o základech fyzikální optiky. Systematicky se zabývá šířením optických vln ve vakuu, v izotropním a anizotropním prostředí a na jejich rozhraních. Klasifikuje základní typy optických vln. Věnuje se popisu polarizace a jejímu využití, statistickým vlastnostem polychromatické vlny, základům interference dvou i vícevlnové. Úvod kurzu je zaměřen na rekapitulaci procesů kmitání a vlnění.

zimní semestr, 3+0, z, zk
details

 

Osnova:

  1. Úvod – formální uspořádání přednášky, podmínky získání zápoču a zkoušky, návaznosti, předpoklady, motivace, ukázka aplikací, historie.
  2. Kmitání a vlnění – lineární systémy a komplexní symbolika, rekapitulace problematiky kmitání a vlnění, analogie mechanického kmitání a vlnění s elektromagnetickou problematikou, disperze, útlum, grupová rychlost, stojaté vlny, šíření energie, nelineární systémy.
  3. Optická vlna ve vakuu – vlnová rovnice, rovinná harmonická vlna, polarizace TEM vlny, charakteristická admitance vakua, energetické vlastnosti TEM vlny, intenzita světla, stojatá vlna ve vakuu.
  4. Optická vlna v obecném lineárním izotropním prostředí – vlnová rovnice, Helmholtzova rovnice, disperzní rovnice, komplexní vlnové číslo, vlny v materiálu, energetické vlastnosti disperzních vln, vlna vyzařujícího elektrického dipólu.
  5. Disperze a absorpce v homogenním prostředí – disperze prostředí s nedisperzními materiálovými parametry, disperze dielektrických vlastností, disperze vodivosti, Rayleighův rozptyl a disperze.
  6. Optická vlna v nehomogenním prostředí – průchod světla spojitě nehomogenním prostředím, paprsková optika, rozhraní dvou homogenních prostředí, Snellovy zákony a Fresnelovy vztahy.            
  7. Vybrané speciální optické svazky – paraxiální vlny, sférická vlna a její aproximace, Gaussovský svazek, Gauss-hermitovské svazky, Gauss-laguerovské svazky, Besselovské svazky.
  8. Optická vlna v anizotropním prostředí – popis polarizace, Stokesův vektor, Jonesův a Muellerův počet, rovinná vlna v anizotropním prostředí, dvojlomné prostředí, Fresnelovy rovnice, normálový elipsoid, indexová a normálová plocha, šíření energie, paprskový elipsoid, paprsková plocha, dvojlom a dvojodraz, indukovaná anizotropie, dichroizmus, optická aktivita, Faradayův jev, kapalné krystaly a jejich aplikace.
  9. Polychromatické vlny a jejich statistické vlastnosti – interference dvou kvazimonochromatických vln, časová koherence, prostorová koherence, ststistické projevy polarizace kvazimonochromatické vlny.
  10. Dvouvlnová interference světla a interferometrie – dvouvlnová interference, interferometry a interferometrie, vícevlnová interference, Fabry-Perotův interferometr, reflektance obecné dielektrické vrstvy.
  11. Vícevlnová interference světla a tenké optické vrstvy – přibližné řešení soustavy tenkých vrstev, Rouardova metoda, maticový popis systému tenkých vrstev, periodické systémy vrstev v maticovém popisu, aplikace tenkých vrstev.

Literatura:

  1. Born M., Wolf E.: Principles of Optics. Pergamon Press, London, 1993 (sixth edition).
  2. Stratton J.A.: Teorie elektromagnetického pole. SNTL, Praha, 1961.
  3. Sedlák B., Stoll I.: Elektřina a magnetismus. Akademia, Karolinum, 1993.
  4. Vrbová M. a kol.: Lasery a moderní technologie. Prometheus, 1994.
  5. Saleh B.E.A., Teich M.C.: Fundamentals of Photonics. J. Wiley, New York, 1991; český překlad: Základy fotoniky. Matfyzpress, Praha 1995.
  6. Hecht E., Zajac A.: Optics. Addison Wesley, London 1987 (second edition).
  7. Lipson S.G., Lipson H., Tannhauser D.S.: Optical Physics. Cambridge University Press, New York 1995 (third edition).
  8. Kittel Ch.: Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha 1985.
  9. Peřina J.: Teorie koherence. SNTL, Praha 1974.
  10. Knittl Z: Optics of Thin Films. John Wiley & Sons, London 1976.
  11. Goodman J.W.: Intoduction to Fourier Optics. McGraw-Hill Book Company, New York, 1996 (second edition).
  12. Hutley M.C.: Diffraction gratings. Academic Press, London, 1982.
  13. Collier R.J., Burckhard C.B., Lin L.H.: Optical Holography. Academic Press, New York, 1971.
  14. Fiala P., Richter I.: Fourierovská optika a optické zpracování signálu. Skriptum FJFI CVUT, Praha 2004.

Podmínky získání zápočtu

Podmínkou udělení zápočtu j získání alespoň 10 bodů ze dvou písemných testů (každý s maximálním počtem 10 bodů), které se uskuteční v průběhu a na konci semestru.