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

Počet kreditů

0

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

Hruška P.: Lecture 2012 notes
Hecht E.: Optics, Addison-Wesley, London 2002, ISBN 0-321-18878-0
Goodman J. W.: Introduction to Fourier Optics, Roberts publishers, USA 2005, ISBN 0-9747077-2-4
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
Smith F. G., King. T. A.:Optics and Photonics, Wiley, Chichester UK 2000, ISBN 0-471-48925-5
Schroeder G.: Technická optika, SNTL, Praha, ČR, 1981

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , libovolný 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.

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.