Detail předmětu
Fotonika
FSI-RFO Ak. rok: 2021/2022 Zimní semestr
Předmět je úvodem do základů fotoniky. Zahrnuje následující oblasti:
Generování koherentního světla lasery a nekoherentního světla luminiscenčními zdroji.
Šíření světla ve vakuu, optickými prvky a vlnovody.
Modulaci a rozmítání světla elektricky, akusticky nebo opticky řízenými prvky.
Detekci světla.
Tyto oblasti jsou základem uplatnění aplikací v optických komunikačních systémech, při zpracování signálu, v sensorech a při přenosu energie.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Předmět poskytuje znalosti a dovednosti, které studentům fyziky umožní využít jejich znalosti z optiky k řešení inženýrských problémů a studentům inženýrského studia osvojit si základní principy optiky.
Prerekvizity
Znalosti z matematiky a fyziky na úrovni základních kurzů vysokoškolského studia technického zaměření.
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. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky udělení zápočtu: naměření předepsaných úloh a vypracování protokolů z měření.
Zkouška má písemnou a ústní část.
Učební cíle
Vytvořit úvod do fotoniky, který umožní pochopit principy aktuálních aplikací.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Příprava na měření a vypracování zpráv z měření.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B3A-P: Aplikované vědy v inženýrství, bakalářský
obor B-MET: Mechatronika, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Historie optiky. Podstata a vlastnosti světla. Vlny a částice. Interakce záření a látky.
Geometrická optika. Paraxiální paprsky. Optické prvky. Základní optické zobrazování systémy.
Gradientní optika. Maticová optika.
Polarizace světla. Dichroismus. Polarizace odrazem. Optická aktivita.
Superpozice vln: stejné frekvence, různé frekvence. Fázová rychlost, grupová rychlost.
Dvoupaprsková interference. Interference světla odraženého na dvou rozhraních.
Youngův interferometr. Murtyův interferometr. Michelsonův interferometr. Machův-Zehnderův interferometr.
Mnohosvazková interference. Fabryův-Perotův interferometr. Interferenční filtr. Antireflexní vrstvy.
Základy teorie difrakce. Fresnelova a Fraunhoferova aproximace.
Fraunhoferova difrakce: na štěrbině, na periodické struktuře stejných štěrbin, na kruhovém otvoru.
Holografie. Holografická interferometrie.
Fourierovská optika. Fourierova transformace. Abbeova teorie zobrazení. Prostorová filtrace.
Lasery. Teorie laserových oscilací. Charakteristiky laserem generovaného svazku.
Fotodetektory.
Elektrooptika. Akustooptika.
Laboratorní cvičení
14 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Měření ohniskových vzdáleností čoček a objektivů. Kolimátor. Autokolimátor.
Interferometry: Youngův, Murthyův, Michelsonův, Machův-Zehnderův.
Difrakce na štěrbině a na kruhovém otvoru.
Mikrointerferometr. Měření na mikroskopu s odečitatelným okulárem.
Goniometr-spektrometr. Vlastnosti hranolového a mřížkového spektrometru.
Měření parametrů laseru. Transformace gaussovského svazku.
Holografie. Holografická interferometrie.
Cvičení
12 hod., povinná
Osnova
Konstrukce chodu paprsků optickými soustavami. Použití zobrazovacích rovnic.
Příklady aplikace dvoupaprskové interference vln vzniklých odrazem na dvou rozhraních.
Lokalizace interferenčních proužků v dvousvazkových interferometrech.
Rozlišovací schopnost optických přístrojů.
Souvislost viditelnosti interferenčních proužků s šířkou spektrální čáry a s velikostí zdroje
světla. Časová a prostorová koherence světla.
Polarizace světla.