Fyzika III (optika)

Sylabus

* 1. Optické záření jako elektromagnetické vlnění

Historie vývoje názorů na podstatu světla. Měření rychlosti světla. Maxwellovy rovnice a jejich řešení ve vakuu, vlnová rovnice, rovinná a kulová vlna. Rovinná harmonická vlna jako elementární řešení Maxwellových rovnic a její charakteristiky: polarizace, hustota a tok energie, tlak záření. Šíření záření, ohyb a interference: průchod rovinné vlny štěrbinou a kruhovým otvorem, průchod záření dvojitou štěrbinou, optická mřížka. Charakteristiky reálného záření: spektrum a spektrální veličiny, energetické fotometrické veličiny a jejich spektrální hustoty. Skládání reálných vln a pojem koherence, nepolarizované a částečně polarizované záření.

* 2. Elastická interakce optického záření s látkou

Lokálně vázaná soustava nabitých částic (atom, molekula) v poli elektromagnetické vlny, polarizovatelnost, mechanismus šíření elmag vln v homogenní látce. Řešení M. r. v homogenním izotropním prostředí, dynamická permitivita. Index lomu a jeho disperze, rozklad světla hranolem, duha. Průchod optickým rozhraním: zákon odrazu a lomu, úplný odraz. Fresnelovy vztahy, úhlová závislost odrazivosti. Průchod paralelní vrstvou, interferometr. Optické zobrazování: Vlastnosti kolineárního zobrazení. Přímočaré šíření světla, paprsek, zobrazení kulovou odraznou a lámavou plochou. Centrované soustavy, čočka. Lidské oko jako optický systém, optické zobrazovací přístroje. Optické záření v anizotropním prostředí: jednoosé a dvouosé krystaly, gyrotropní prostředí, hranolové polarizátory, čtvrtvlnová a půlvlnová destička. Optické záření v nehomogenním prostředí - elastický rozptyl.

* 3. Rezonanční interakce světla s látkou

Záření těles v tepelné rovnováze, Planckův zákon, kvantování energie elektromagnetického pole. Kvantový systém v poli elektromagnetické vlny, jednofotonové přechody: vnější fotoelektrický jev, absorpce, stimulovaná a spontánní emise. Průchod optického záření absorbujícím prostředím, Lambertův-Beerův zákon. Luminiscence. Mechanismus vidění, vnímání barev. Prostředí s inverzním obsazením hladin, laser: konstrukce a vlastnosti. Základy optické spektroskopie.

Anotace

Paprsková a vlnová optika.