Detail předmětu
Fourierovská optika
FSI-TFO Ak. rok: 2020/2021 Letní semestr
Kurs fourierovské optiky tvoří tři celky.
První část je matematické povahy. Fourierova transformace funkcí dvou proměnných je převedena do polárních souřadnic a vyjádřena prostřednictvím Hankelových transformací. Zernikových polynomů se používá k vyjádření vlnových aberací.
Druhá část pojednává o vlnovém popisu zobrazení čočkou a zobrazovacími soustavami. Výklad je podán jednak pomocí přímé aplikace teorie difrakce, jednak pomocí formalismu teorie lineárních systémů (přenosové funkce). Detailně se pojednává o průchodu vlnění ohniskem, o Abbeově teorii zobrazení, o metodě temného pole, o metodě fázového kontrastu, šlírové metodě a zpracování obrazu zásahem do spektra prostorových frekvencí a o principu konfokální mikroskopie.
Třetí část podává přehled o difraktivní optice, zejména o zobrazování zonálními mřížkami, o optice gaussovských svazků, o laserových specklích a jejich technických aplikacích a o základech holografie. Výklad zahrnuje historii jednotlivých témat i fourierovské optiky jako celku.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
1. Schopnost používat Besselových funkcí, Lommelových funkcí, Hankelových transformací, Zernikových polynomů k výpočtům ve vlnové optice.
2. Faktografický přehled o fourierovské optice.
Prerekvizity
Vlnová optika. Diferenciální a integrální počet funkcí více proměnných.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky pro udělení zápočtu: aktivní účast na cvičeních.
Zkouška: Ústní s devadesátiminutovou přípravou za použití jakékoli literatury.
Učební cíle
Cílem kursu je podat matematické základy a faktografický přehled fourierovské optiky, který umožňuje samostatnou práci v oboru.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na cvičení je kontrolována vyučujícím, v odůvodněných případech lze nahradit neúčast na cvičení způsobem, který bude individuálně stanoven po domluvě s vyučujícím.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, magisterský navazující, povinně volitelný
Program M2A-P: Aplikované vědy v inženýrství, magisterský navazující
obor M-PMO: Přesná mechanika a optika, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Besselovy funkce.
Rozložení intenzity a fáze v blízkosti ohniska.
Fourierova transformace v polárních souřadnicích. Hankelovy transformace.
Fourierova transformace ve sférických souřadnicích. Atomový faktor.
Zernikovy polynomy.
Vlnový popis zobrazení čočkou.
Lineární systémy, přenosová funkce.
Zpracování obrazu. Filtrace prostorových frekvencí. Metoda temného pole.
Metoda fázového kontrastu. Šlírová metoda. Konfokální mikroskopie.
Zobrazování zonálními mřížkami a difraktivní optika.
Gaussovské svazky.
Speckle a jejich využití v technice.
Historie teorie difrakce a fourierovské optiky; biografie J. B. Fouriera, A. J. Fresnela, J. Fraunhofera, E. Abbeho, F. Zernika.
Cvičení
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Řešení problémů definovaných v přednášce.