Optika

Sylabus

*

1. Elektromagnetické vlny. • Elektromagnetická povaha světla, spektrální obory elektromagnetických vln a jejich využití. • Metody měření rychlosti světla. • Maxwellovy rovnice, hraniční podmínky na plochách nespojitosti. • Šíření elektromagnetické vlny prostředím, vlnová rovnice. Rovinná a kulová elektromagnetická vlna a jejich charakteristiky. • Princip superpozice. • Komplexní reprezentace monochromatické vlny, Helmholtzova rovnice. • Energie, intenzita a radiační tlak světla. Polarizace světla. • Odraz a lom na rovinném rozhraní, Fresnelovy vzorce. Záření dipólu. *

2. Kvazimonochromatické elektromagnetické vlny. • Spektrum elektromagnetické vlny, Fourierova analýza. • Fázová a grupová rychlost. • Interference dvou a více svazků. • Youngův pokus, proužky stejné tloušťky, kroužky stejného sklonu. Antireflexní vrstvy. • Optické interferometry. • Časová a prostorová koherence světla. *

3. Ohybové jevy • Huyghens-Fresnelův princip, Babinetův princip. • Fraunhoferuv ohyb na štěrbině, na obdelníkovém a kruhovém otvoru. Optická ohybová mřížka. • Fresnelův ohyb na kruhovém otvoru a na hraně, Fresnelovy zóny. • Fourierova optika, princip holografie. *

4. Geometrická a přístrojová optika. • Aproximace velmi krátkých vln, eikonálová rovnice, paprsek. • Huygensův princip, Lagrangeův-Poincarého integrální invariant, Fermatův princip. • Paraxiání optika. Optické zobrazeni odrazem a lomem na kulové ploše, Abbeův invariant. • Zobrazovací rovnice v Gaussově a Newtonově tvaru, zvětšení při optickém zobrazení. • Zrcadla, čočky, kombinace dvou zobrazení. • Optické zobrazovací přístroje (lupa, mikroskop, dalekohled). • Vady zobrazení (monochromatické a chromatické). • Spektrální přístroje, spektrometry (hranolové, mřížkové) a interferometry. • Základy radiometrie a fotometrie. *

5. Šíření světla v anizotropních prostředích. • Šíření optické vlny v anizotropním prostředí. Geometrická konstrukce, optická indikatrix. • Aplikace dvojlomu: optické polarizátory a fázové destičky. • Anizotropie vyvolaná pnutím, Kerrův jev, Faradayův jev a optická aktivita. *

6. Vlnově korpuskulární dualismus. • Spektrum záření černého tělesa, Planckův zákon, Wienův posunovací zákon, Stefan-Boltzmanův zákon. • Foton. Fotoelektrický jev. Comptonův jev. • Rentgenové záření. • De Broglieovy vlny. *

7. Interakce elektromagnetického záření s hmotou. • Šíření světla ve vodivém prostředí, komplexní index lomu. • Disperze. Souvislost mezi indexem lomu a koeficientem absorpce. Lorentzova teorie disperze. • Elastický a neelastický rozptyl světla. • Problematika vnímání barev. • Procesy absorpce a emise. Stimulované a spontánní přechody. Princip činnosti laseru. *

8. Základy vláknové optiky. • Vedení světelných vln. Mody. Útlum. Disperze • Typy optických vláken. *

9. Základy fotoniky. • Zdroje a detektory světla. • Nelineární optika. Nelineární optické jevy

2. a

3. řádu

Anotace

Základní kurz optiky, ve kterém je důraz kladen na získání znalostí potřebných pro praktické použití optiky v praxi. Osnova: elektromagnetické vlny a jejich charakteristiky, ohybové jevy, interference, geometrická optika, optické přístroje, šíření světla v anizotropních prostředích, vlnově korpuskulární dualismus, interakce elektromagnetického záření s hmotou,

Fourierova optika, základy vláknové optiky, základy fotoniky.