Detail předmětu

Fyzikální optika

FYO Ak. rok 2021/2022 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

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.

Garant předmětu

Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 13 hod. cvičení
  • 13 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 60 bodů závěrečná zkouška
  • 10 bodů půlsemestrální test
  • 30 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Přednášející

Kaspar Pavel, Ing., Ph.D. (UFYZ)
Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)

Cvičící

Brüstlová Jitka, Ing., CSc. (UFYZ)
Kaspar Pavel, Ing., Ph.D. (UFYZ)
Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D. (UFYZ)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

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.

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.

Proč je předmět vyučován

Předmět si bere za cíl představit základní principy optiky s důrazem na praktickou stránku tak, aby se student vyvaroval základních chyb při zachycování obrazových informací, jejich zpracování, interpretaci a modelování z pohledu počítačové grafiky.  

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základy fyziky.

Literatura studijní

  • Schroeder, G.: Technická optika, SNTL, Praha, ČR, 1981
  • 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
  • Malý, P.: Optika (2ed), Karolinum, 2013, ISBN 978-80-246-2246-0

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).

Průběžná kontrola studia

  • Půlsemestrální test - až 10 bodů
  • Projekt - až 30 bodů
  • Písemná zkouška - až 60 bodů

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru