Název:

Optika

Zkratka:OPD
Ak.rok:2019/2020
Semestr:zimní
Vyučovací jazyk:čeština
Ukončení:zkouška (kombinovaná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:3900013
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:1000000
Garant:Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)
Přednášející:Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)
Cvičící:Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)
Fakulta:Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav fyziky FEKT VUT
 
Cíle předmětu:
  Cílem předmětu je seznámit studenty s partiemi fyzikální optiky potřebnými pro počítačovou grafiku a s aspekty moderní optiky.
Anotace:
  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.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Základy fyziky.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Studenti získají znalosti teorie fyzikální optiky potřebné pro obor počítačové grafiky a přehled o dalších oblastech optiky.
Proč je předmět vyučován:
  Předmět si bere za cíl představit základní principy optiky s důrazem na praktickou stránku tak, aby se doktorand vyvaroval základních chyb při zachycování obrazových informací, jejich zpracování, interpretaci a modelování z pohledu počítačové grafiky.  
Osnova přednášek:
 
  • 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.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Individuálně zadané projekty: Obhajoba projektu je součástí zkoušky.
Literatura referenční:
 
  • 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 2nd ed., Wiley, New York 2007, ISBN 0-471-83965-5
  • 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
Literatura studijní:
 
  • Hruška P.: Poznámky z přednášky 2012
  • Malý, P.: Optika (2ed), Karolinum, 2013, ISBN 978-80-246-2246-0
Kontrolovaná výuka:
  Výuka na přednáškách není povinná.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Průběžná kontrola studia:
  
  • Projekt - až 30 bodů
  • Písemná zkouška - až 70 bodů
 

Vaše IPv4 adresa: 34.229.126.29