Název:

Fyzikální optika

Zkratka:FYO
Ak.rok:2014/2015
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-volitelný
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM1.povinný
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MMI-volitelný
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPV-volitelný
IT-MGR-2MSK-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:26130013
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:60100030
Garant:Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D., UFYZ
Přednášející:Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D., UFYZ
Cvičící:Brüstlová Jitka, Ing., CSc., UFYZ
Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D., UFYZ
Fakulta:Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav fyziky FEKT VUT
 
Cíle předmětu:
  Naučit se základním znalostem z oblasti fyzikální optiky potřebné pro obor počítačové grafiky. Rozšířit obecnou znalost optiky a seznámit studenty s aspekty moderní optiky. Naučit se aplikovat získané znalosti na konkrétní úlohy fyzikální optiky. Seznámit se s dalšími fyzikálními principy důležitými pro počítačovou grafiku.
Anotace:
  Vlnění, vlnová rovnice, superpozice vln. Elektromagnetické vlny, odraz vln, Fresnelovy vztahy. Koherence, interferenční jevy, interferometry. Difrakční jevy, štěrbiny, mřížky. Holografie, holografický kód, rekonstrukce optického pole. Průchod světla prostředím. Disperze. Absorpce. Rozptyl světla. Tepelné záření těles. Zdroje a detektory světla. Zobrazovací systémy. Výpočet chodu paprsků, maticová reprezentace. DeBrogliova vlna. Schrödingerova rovnice. Lasery. Luminiscence, fluorescence. Kvantová optika.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Základy fyziky.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Studenti se naučí základním znalostem z oblasti fyzikální optiky potřebným pro obor počítačové grafiky. Rozšíří si obecnou znalost optiky a seznámí se s aspekty moderní optiky. Naučit se též aplikovat získané znalosti na konkrétní úlohy fyzikální optiky. Seznámí se i s dalšími fyzikálními principy důležitými pro počítačovou grafiku.
Osnova přednášek:
 
  • Elektromagnetické vlnění a světlo.
  • Světlo na rozhraní prostředí, Fresnelovy vztahy. Odraz na dielektrických a na kovových 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: holografický kód, rekonstrukce optického pole.
  • Průchod světla prostředím. Disperze, spektrometry, duha, absorpce.
  • 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. Vady zobrazování. Fíbrová optika.
  • Kvantově mechanické základy vyzařování. Vlnová funkce, Shrödingerova rovnice, relace neurčitosti. Tunelový jev.
  • Diskrétní energetické hladiny, Pauliho vylučovací princip, energetické pásy. Spektra atomů a molekul. Výběrová pravidla.
  • Fyzikální statistiky. Foton. Emise spontánní a stimulovaná. Inverzní populace hladin. Lasery.
  • Podstata luminiscence, luminofory, fluorescence, fosforescence.
  • Radioaktivní záření.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Individuálně zadané projekty, předpokládá se, že programátorská část projektu bude konzultována a hodnocena v rámci jiného předmětu (orientovaného programátorsky).
Literatura referenční:
 
  • Hecht, E., Zajac, A.: Optics, Addison-Wesley, Reading, UK, 1977, ISBN 0-201-02835-2
  • Saleh, B. E. A, Teich, M. C.: Fundamentals of Photonics, Wiley 2007, USA, 978-0-471-35832-9
  • Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fundamentals of Physics, Willey, New York, USA, 1997, ISBN 0-471-10559-7
Literatura studijní:
 
  • Schroeder, G.: Technická optika, SNTL, Praha, ČR, 1981
Průběžná kontrola studia:
  
  • Půlsemestrální test - až 10 bodů
  • Projekt - až 30 bodů
  • Písemná zkouška - až 60 bodů