Název:

Fyzikální optika

Zkratka:FYO
Ak.rok:2006/2007
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MGM.1.povinný
IT-MGR-2MIN.-volitelný
IT-MGR-2MIS.-volitelný
IT-MGR-2MPS-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:26130013
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:00000
Garant:Hruška Pavel, doc. RNDr., CSc., UFYZ
Přednášející:Hruška Pavel, doc. RNDr., CSc., 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:
Elektromagnetické vlnění a světlo. Fresnelovy vztahy, odraz na dielektrických a kovových plochách, polarizace. Koherence, interferenční jevy na tenkých vrstvách. Difrakční jevy na dvou a třírozměrných strukturách. Holografie. Průchod světla prostředím. Disperze, absorpce, rozptyl. Tepelné záření těles. Energetické a světelné veličiny. Prvky zobrazovacích systémů. Výpočet chodu paprsků, maticová reprezentace. Vady zobrazování. Kvantově mechanické základy vyzařování. Spektra atomů a molekul. Fyzikální statistiky. Foton. Emise spontánní a stimulovaná. Lasery. Fyzikální podstata luminiscence. Radioaktivní záření.
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:
  1. Elektromagnetické vlnění a světlo.
  2. Světlo na rozhraní prostředí, Fresnelovy vztahy. Odraz na dielektrických a na kovových 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. Průchod světla prostředím. Disperze, spektrometry, duha, absorpce.
  6. Tepelné záření těles. Energetické a světelné veličiny. Receptory, lidské oko. Spektrální citlivost receptorů. Filtry a děliče barev.
  7. Prvky zobrazovacích systémů. Zrcadla, hranoly, čočky, mikroskop, dalekohledy. Fermatův princip.
  8. Výpočet chodu paprsků, maticový přístup. Aperturní a polní clona. Zvětšení a rozlišovací schopnost. Vady zobrazování. Fíbrová optika.
  9. Kvantově mechanické základy vyzařování. Vlnová funkce, Shrödingerova rovnice, relace neurčitosti. Tunelový jev.
  10. Diskrétní energetické hladiny, Pauliho vylučovací princip, energetické pásy. Spektra atomů a molekul. Výběrová pravidla.
  11. Fyzikální statistiky. Foton. Emise spontánní a stimulovaná. Inverzní populace hladin. Lasery.
  12. Podstata luminiscence, luminofory, fluorescence, fosforescence.
  13. Radioaktivní záření.
Osnova ostatní - projekty, práce:
  1. Individuálně zadané projekty, předpokládá se, že programátorská část projektu bude konzultována a hodnocena v rámci jiného předmětu (orientovaného programátorsky).
Literatura referenční:
  1. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fundamentals of Physics, Willey, New York, USA, 1997, ISBN 0-471-10559-7
  2. Alonso, M., Finn, E.J.: Fundamental University Physics, Addison-Wesley, Reading, UK, 1973
  3. Hecht, E., Zajac, A.: Optics, Addison-Wesley, Reading, UK, 1977, ISBN 0-201-02835-2
Literatura studijní:
  1. 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