Detail předmětu

Vlnová optika

FSI-TAOAk. rok: 2024/2025

Předmět se věnuje základním jevům a pojmům vlnové optiky s rozšířením o některé části elektromagnetické optiky. První část pojednává polarizaci, Fresnelových vztazích a anizotropních prostředích. Druhá se věnuje koherenci, dvousvazkové a mnohosvazkové interferenci. Třetí se zabývá některým částech z teorie difrakce a holografii. Interferenční a difrakční jevy jsou demonstrovány v laboratoři.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Vstupní znalosti

Základní kurs fyziky. Diferenciální a integrální počet funkcí více proměnných.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínka k udělení zápočtu: Aktivní účast na cvičeních a výpočet zadaných příkladů.

Zkouška: Písemná a ústní zkouška z probírané látky.

Součástí povinných cvičení jsou demonstrace difrakčních a interferenčních jevů v laboratořích. Zameškaná výuka se nahrazuje podle dohody s přednášejícím.

Učební cíle

Úkolem předmětu je vytvořit solidní znalosti interferenčního jevu, skalární teorie difrakce a jejích aplikací, a témat spojených s vlnovou optikou a polarizací.
1. Znalost teorie optických interferenčních a difrakčních jevů.
2. Experimentální erudice pro práci v laboratoři optické interferometrie a difrakce.
3. Schopnost detailní interpretace difrakčních a interferenčních jevů.

Základní literatura

Born, M., Wolf, E.: Principles of Optics. 7th ed. Cambridge University Press 1999.
Hecht, E.: Optics. Pearson Education, 2017.
Komrska, J.: Vlnová optika, část Difrakce světla. Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., Brno 2004.
Malý, P.: Optika. Univerzita Karlova v Praze, Karolinum. 2013

Doporučená literatura

Saleh, B. E. A., Teich, C.: Základy fotoniky. Matfyzpress, Praha 1994.
Liška, M.: Optické sešity (texty k přednáškám). Brno, VUT 2013, 2014.
Komrska, J.: Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze. Brno: CERM, 2007. 242 s.

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-PMO-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Maxwellovy rovnice. Vlnová rovnice. Skalární a vektorová vlna a její matematický popis a vlastnosti. 

2. Polarizace. Základní polarizační stavy. Jonesovy vektory a matice. Metody polarizace světla.

3. Fresnelovy vztahy.

4. Optika anizotropních prostředí. Popis anizotropního prostředí a šíření světla prostředím. Dvojlom. Polarizační prvky. Optická aktivita, umělý dvojlom.

5. Základy teorie koherence v časové a spektrální oblasti. Funkce vzájemné koherence, stupeň koherence, interferenční zákon pro dvě částečně koherentní vlny.

6. Dvousvazková interference, metody získání koherentních vln. Příklady, popis, výpočty. Dvousvazkové interferometry a jejich využití.

7. Mnohasvazková interferometrie a její využití v praxi. Fabryův-Perotův interferometr. Interferenční filtr. Antireflexní vrstvy. Spektroskopie s vysokou rozlišovací schopností. Difrakční mřížky.

8. Vymezení pojmů difrakce, interference a rozptyl. Huygensův-Fresnelův princip a difrakční integrály. Rozdělení difrakčních jevů, Soretova mřížka.

9. Fraunhoferovy ohybové jevy. Fraunhoferova difrakce jako Fourierova transformace a její realizace v laboratoři.

10. Fresnelovy ohybové jevy. 

11. Fresnelova difrakce jako přenos lineárním isoplanatickým systémem. Funkce impluzní odezvy, přenosová funkce.

12. Holografie, holografická interferometrie, digitální holografická interferometrie.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Youngův pokus. Newtonovy kroužky.
Střihová interferometrie. Nastavení rovinné vlny odrazem na planparalelní destičce. 
Vizualizace fázových objektů: Murtyovým interferometrem, Michelsonovým interferometrem, Machovým-Zehnderovým interferometrem.
Experimentální uspořádání pro pozorování a registraci Fresnelových a Fraunhoferových difrakčních jevů.
Fraunhoferova a Fresnelova difrakce na kruhovém otvoru.
Fraunhoferova a Fresnelova difrakce na dvojštěrbině.

Cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Ve cvičeních se řeší příklady související s tématy přednášky. 

Elearning