Detail předmětu

Optika

FIT-OPDAk. rok: 2023/2024

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)

Vstupní znalosti

Základy fyziky.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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

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

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s partiemi fyzikální optiky potřebnými pro počítačovou grafiku a s aspekty moderní optiky.
Studenti získají znalosti teorie fyzikální optiky potřebné pro obor počítačové grafiky a přehled o dalších oblastech optiky.

Doporučená literatura

Goodman J. W.: Introduction to Fourier Optics, Roberts publishers, USA 2005, ISBN 0-9747077-2-4
Hruška P.: Poznámky z přednášky 2012
Malý, P.: Optika (2ed), Karolinum, 2013, ISBN 978-80-246-2246-0
Smith F. G., King. T. A.:Optics and Photonics, Wiley, Chichester UK 2000, ISBN 0-471-48925-5

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně 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

  • 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

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

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

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.