Bachelor's Thesis

Fraunhofer diffraction by identical objects of the same orientation

Final Thesis 9.58 MB

Author of thesis: Ing. David Prokop

Acad. year: 2016/2017

Supervisor: prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc.

Reviewer: Ing. Petr Bouchal, Ph.D.

Abstract:

The bachelor's  thesis deals with Fraunhofer diffraction by identical objects of the same orientation. Main objective of my thesis is description of Fraunhofer diffraction for three different arrangements of holes along a straight line. In next part, the problem of random distribution of holes along straight line is set into plane. The outcome of my thesis is determination of deviations from regular array of holes. Next part of my thesis includes a description of Fraunhofer diffraction experiment. In final part of my thesis are pictures of diffraction phenomena, to illustrate results obtained from model of random distribution of holes.

Keywords:

Fraunhofer diffraction, Fourier transform, transfer function, convolution, lattice.

Date of defence

19.06.2017

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc.

Bakalářská práce splňuje bod A zadání: Přínosem studenta jsou numerické výpočty obsažené v odst. 2.5 a zejména vztah (2.14), který představuje vztah mezi intenzitami hlavních difrakčních maxim při difrakci na nedokonalých mřížkách.
    Bod B zadání práce nesplňuje, pouze kvalitativně ilustruje předpokládanou nezávislost velikosti "skvrnek" tvořících difrakční obrazec na počtu objektů náhodně rozmístěných ve vymezené rovinné oblasti.
    Pozitivním rysem studenta je jeho zájem o řešenou problematiku a přiměřená píle. Není však schopen pracovat samostatně: Nesnadno vniká do problematiky a má potíže s písemnou prezentací svých závěrů.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání D
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod D
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu E

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Petr Bouchal, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá Fraunhoferovou difrakcí na soustavách identických a stejně orientovaných objektů. Práce je rozdělena do 4 hlavních kapitol. V první kapitole je vytvořeno teoretické zázemí potřebné pro výpočet Fraunhoferových difrakčních jevů, další dvě kapitoly jsou věnovány popisu Fraunhoferovy difrakce na soustavách objektů rozmístěných podél přímky a v rovině. Difrakční obrazce jsou teoreticky modelovány pro nepropustné stínítko s bodovými otvory, které jsou periodicky, kvaziperiodicky, nebo náhodně rozmístěny. V poslední části práce jsou pro případ rovinného stínítka prezentovány experimentálně získané Fraunhoferovy difrakční obrazce.
    Práce splňuje veškeré formální požadavky kladené na bakalářskou práci. Použité zdroje jsou dobře citovány. Oceňuji doplnění odkazovaných knih o konkrétní kapitoly zabývající se danou problematikou. Grafické zpracování je na průměrné úrovni. V tištěné verzi působí rušivě modrá barva písma na stránce s obsahem a ponechání barevného kódování křížových odkazů, které je určeno pro elektronickou verzi. Text je vhodně doprovázený obrázky. U některých je ale kvalita snížena škálováním bez zachování poměru stran a s tím spojenou deformací textu v popiscích (zejména obrázky 2.6, 2.8, 2.11, 2.12). Práce obsahuje malé množství překlepů. Na několika místech je ale použito špatné skloňování slov, navazující věty jsou v rozdílných časech, nebo je text méně srozumitelný díky dlouhým a špatně odděleným větám (např. přechod od kapitoly 2.1 ke kapitole 2.2, diskuze vztahu 2.2, popis obrázků na str. 12,13,14, atd.).
    Po obsahové stránce by práce mohla být důkladněji a v některých aspektech podrobněji zpracovaná. Například v názvu kapitoly 2.2 se objevuje součtová funkce, která není v textu řádně zavedena. Diskutovány jsou její vlastnosti a až v kapitole 2.3 je jasně definován její význam. Grafy v teoretické části není možné reprodukovat, protože chybí informace o hodnotách konstant vstupujících do výpočtu. U vykreslení některých závislostí by bylo vhodné vyznačit i prokládané body, nebo alespoň slovně uvést v kolika bodech byla závislost prokládána (grafy 2.6, 2.11, 2.12). V kapitole 2.5. není uvedeno pro jaké hodnoty parametru kvaziperiodického uspořádání \delta jsou získané výsledky platné a kdy uspořádání přechází v náhodné. Podrobnější analýzu by si zasloužila i experimentální část, která je omezena pouze na ukázku záznamů pořízených pro různé typy stínítek bez konfrontace s teoretickými výsledky (např. ověření teoreticky zjištěného tvaru hlavního difrakčního maxima pro čtvercový a kruhový model, ověření pravidelného uspořádání difrakčních maxim pro malý počet otvorů, atd.).
    Přes uvedené nedostatky byly hlavní cíle bakalářské práce splněny. Práci hodnotím známkou C.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jak byly při výpočtu podle rovnice (2.9) a vykreslení grafů 2.2 voleny konstanty ''k'' a ''l'' ? Můžete kromě uvedeného příkladu popsat pozice hlavních difrakčních maxim také obecným vztahem platným pro m-té maximum? Je v situaci pravidelného rozmístění otvorů možné nalézt pozice hlavních difrakčních maxim bez výpočtu Fourierovy transformace? Naznačte způsob nalezení m-tého maxima porovnáním optických drah paprsků vycházejících z pravidelně rozmístěných otvorů.
  2. Jedním z hlavních výsledků kapitoly 2.5 je tvrzení ''jedná se tedy o obecnou zákonitost, kdy hodnota maxim píku pro určitou hodnotu \delta nezáleží na hodnotě \epsilon_j'' (str.18 dole). Pro velké hodnoty \delta přechází kvaziperiodické uspořádání v náhodné. Pro jaké hodnoty \delta tedy tvrzení stále platí? V úvodu kapitoly píšete, že \delta je z intervalu 0 až 0.5, ale všechny prezentované grafy jsou maximálně pro \delta = 0.3. Jak se při kvaziperiodickém uspořádání otvorů mění difrakční obrazec v porovnání s rovnoměrným uspořádáním otvorů? Bylo by možné porovnáním obou situací při stejném počtu otvorů odhadnout velikost parametru \delta, který určuje míru vychýlení otvoru z pravidelné mřížky?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová