Optika

Sylabus

1. Elektromagnetické vlny Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice. Rovinná a kulová elektromagnetická vlna a jejich charakteristiky. Šíření monochromatické rovinné vlny ve vakuu a v nevodivém, izotropním, nemagnetickém a lineárním prostředí. Rychlost šíření a její měření. Energie vlny.

2. Polarizace rovinné monochromatické vlny Polarizace světla (polarizační elipsa). Jonesův formalismus (maticový popis polarizace). Příprava polarizačního stavu světla a polarizační zařízení..

3. Odraz a lom Odraz a lom na rovinném rozhraní, podmínky na rozhraní. Fresnelovy vzorce. Odraz a lom na opticky hustším a opticky řidším prostředí. Brewsterův úhel. Úplný vnitřní odraz. Energetická bilance na rozhraní, Fresnelovy výkonové koeficienty odrazu a transmise.

4. Superpozice vln (Interference) Dvousvazková interference rovinných vln, Optické interferometry. Model interference dvou vln s kolineárními vlnovými vektory, dvousvazková interference na planparalelní dielektrické desce, model interference dvou vln s nekolineárními vlnovými vektory, interferenční proužky stejného sklonu a stejné tloušt´ky, interference mnoha svazků s rovnoběžnými vlnovými vektory, Youngův pokus. Kvazimonochromatické záření, signál, fázová a grupová rychlost. Princip holografie.

5. Difrakce Difrakční integrál, Fresnelova a Frauenhoferova aproximace. Difrakce na hraně, štěrbině, obdélníkové a kruhové apertuře. Rayleighovo kritérium rozlišitelnosti dvou bodů. Amplitudová difrakční mřížka, mřížková rovnice, úhlová disperze, volný spektrální ínterval.

6. Koherence Koherence časová, koherence prostorová. Stupeň koherence. Prostorová závislost stupně koherence záření z nekoherentních zdrojů.

7. Geometrická a přístrojová optika Aproximace velmi krátkých vln, eikonálová rovnice, paprsek, paprsková rovnice. Lagrangeův integrální invariant, Fermatův princip. Paraxiální optika. Gaussova zobrazovací rovnice. Optické zobrazení odrazem a lomem na kulové ploše. paraxiální zobrazení jednou lomnou plochou.Přenosová matice tenké čočky. Optické zobrazovací přístroje (oko, lupa, mikroskop, dalekohled, fotografický přístroj).

8. Interakce elektromagnetického záření s hmotou Absorpce a disperze. Souvislost mezi indexem lomu a koeficientem absorpce. Lorentzova a Drudeho mikroskopická teorie.

9. Základy vláknové optiky Vedení světelných vln, módy, útlum.

10. Nelineární optika Nelineární optické jevy druhého a třetího řádu. Generace harmonických frekvencí, samofokuzace, modulace fáze.

11. Šíření světla v anizotropním prostředí Šíření rovinné vlny v anizotropním prostředí. Fresnelova rovnice, normálová plocha, indikatrix. Lom světla na rozhraní s anizotropním jednoosým prostředím, geometrická konstrukce,. použití dvojlomných látek.

12. Záření černého tělesa, fotoelektrický jev Záření černého tělesa, Rayleigh-Jeansův, Wienův a Planckův vyzařovací zákon, vnější fotoelektrický jev, vlny spojené s částicemi

Anotace

Semestrální kurz optiky, který je částí základního kurzu fyziky.

Přednáška určena pro posluchače 2. roč., F.

Osnova: elektromagnetické vlny, kvazimonochromatické elektromagnetické vlny, ohybové jevy, geometrická a přístrojová optika, šíření světla v anizotropních prostředích, vlnově korpuskulární dualismus, interakce elektromagnetického záření s hmotou, Fourierova optika, základy vláknové optiky, základy fotoniky.