Detail předmětu

Optika

FIT-OPDAk. rok: 2020/2021

Elektromagnetické vlnění a světlo. Fresnelovy vztahy, odraz na dielektrických plochách. Koherence, interferenční jevy na tenkých vrstvách. Difrakční jevy na dvou a třírozměrných strukturách. Holografie. Tepelné záření těles. Zobrazovací systémy. Výpočet chodu paprsků, maticová reprezentace.  Foton. Emise spontánní a stimulovaná. Lasery. Luminiscence, luminofory, fluorescence, fosforescence. Rozptyl světla, Rayleighův rozptyl.

Okruhy otázek k SDZ:
1. Vlnová rovnice. Vlnové funkce. Princip superpozice. Komplexní amplituda.
2. Interference světelných vln.
3. Tepelné záření těles a záření generované lasery.
4. Průchod vlnoplochy optickými prvky, tenká destička proměnné tloušťky.
5. Difrakce na hranách, štěrbinách, mřížkách, dvou a třírozměrných strukturách. Holografie.
6. Fourierova transformace aperturní funkce. Difrakce na 2D štěrbině.
7. Kruhová štěrbina a rozlišovací schopnost optických přístrojů a lidského oka.
8. Maticová paraxiální optika. Přenosové matice optických prvků.
9. Průchod gaussovského svazku optickými prvky. Zákon ABCD.
10. Světlo na rozhraní prostředí, Fresnelovy vztahy. Odraz na dielektrických plochách, lineární a eliptická polarizace.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají znalosti teorie fyzikální optiky potřebné pro obor počítačové grafiky a přehled o dalších oblastech optiky.

Prerekvizity

Základy fyziky.

Způsob a kritéria hodnocení

  • Projekt - až 30 bodů.
  • Písemná zkouška - až 70 bodů.
  • Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s partiemi fyzikální optiky potřebnými pro počítačovou grafiku a s aspekty moderní optiky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka na přednáškách není povinná.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Doporučená literatura

Goodman J. W.: Introduction to Fourier Optics, Roberts publishers, USA 2005, ISBN 0-9747077-2-4
Hecht E.: Optics, Addison-Wesley, London 2002, ISBN 0-321-18878-0
Hruška P.: Lecture 2012 notes
Malý, P.: Optika (2ed), Karolinum, 2013, ISBN 978-80-246-2246-0
Saleh B. E. A., Teich M. C,: Fundamentals of Photonics, 3rd ed., Wiley Series in Pure and Applied Optics, New York 2019, ISBN 978-1-119-50687-4
Schroeder G.: Technická optika, SNTL, Praha, ČR, 1981
Smith F. G., King. T. A.:Optics and Photonics, Wiley, Chichester UK 2000, ISBN 0-471-48925-5

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Osnova

  • Elektromagnetické vlnění a světlo.
  • Světlo na rozhraní prostředí, Fresnelovy vztahy. Odraz na dielektrických plochách, lineární a eliptická polarizace. Polarizátory.
  • Koherence. Interference na tenkých vrstvách. Interferenční filtry. Fabryho - Perotův interferometr.
  • Difrakce na hranách, štěrbinách, mřížkách, dvou a třírozměrných strukturách. Holografie.
  • Tepelné záření těles. Energetické a světelné veličiny. Receptory, lidské oko. Spektrální citlivost receptorů. Filtry a děliče barev.
  • Prvky zobrazovacích systémů. Zrcadla, hranoly, čočky. Mikroskop, dalekohledy. Fermatův princip.
  • Výpočet chodu paprsků, maticový přístup. Aperturní a polní clona. Zvětšení a rozlišovací schopnost. 
  • Fyzikální statistiky. Foton. Emise spontánní a stimulovaná. Inverzní populace hladin. Lasery.
  • Podstata luminiscence, luminofory, fluorescence, fosforescence.
  • Rozptyl světla, Rayleighův rozptyl.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Osnova

Individuálně zadané projekty: Obhajoba projektu je součástí zkoušky. Hodnotí se zejména pochopení a porozumění zadané problematiky, a úroveň vypracované animace a její výstižnost.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.