SZZ2D

Course: Wave and Ray Optics

Department/Abbreviation: OPT/SZZ2D

Year: 2021

Guarantee: 'prof. Mgr. Jaroslav Řeháček, Ph.D.'

Annotation: Základní tematické okruhy: Paprsková optika, Vlnová optika, Elektromagnetická optika.

Course review:
Fyzikální podstata světla, historické názory na podstatu světla. Metody popisu světla, rozdělení optiky podle metod zkoumání. Fázová rychlost světla v homogenním izotropním dielektriku, index lomu, disperze. Disperzní křivka, disperzní vzorce, Abbeovo číslo. Paprsková optika, její předpoklady a využití. Fermatův princip, zákony lomu a odrazu. Průchod paprsků hranolem, optickým klínem, planparalelní deskou, optickými vlákny. Optické zobrazení z pohledu paprskové optiky. Paraxiální vlastnosti a parametry optických prvků a soustav, kardinální body, zobrazovací rovnice, optické invarianty. Použití maticového formalismu v paraxiální optice, transformační matice základních optických prvků a systémů. Omezení paprskových svazků v optických systémech. Zobrazení z pohledu vlnové optiky, vlnové vady a pupilová funkce. Základní zobrazovací funkce a kritéria pro hodnocení kvality zobrazení, bodová rozptylová funkce, Strehlovo kriterium, optická funkce přenosu pro koherentní a nekoherentní osvětlení. Vady optických soustav, jejich klasifikace. Vada otvorová, koma, zklenutí a astigmatismus, zkreslení. Barevná vada polohy, barevná vada velikosti. Základní popis optických vad. Křivost obrazu - Petzvalova křivost (Petzvalova suma). Stigmatické zobrazení, Abbeova a Herschelova podmínka. Obecný tvar rovnic Maxwellovy teorie elektromagnetického pole a jejich upřesnění pro nestacionární elektromagnetické pole v neomezeném bezztrátovém prostředí. Šíření elektromagnetických vln v neomezeném bezztrátovém prostředí, vlnová rovnice a její řešení, postupná rovinná a sférická vlna. Polarizace a energie elektromagnetických vln. Poyntingův vektor. Obecný tvar rovnic Maxwellovy teorie elektromagnetického pole a jejich upřesnění pro nestacionární elektromagnetické pole v neomezeném ztrátovém prostředí. Šíření elektromagnetických vln v neomezeném ztrátovém prostředí. Zobecněná vlnová rovnice, její řešení pro monochromatické vlny, vlastnosti řešení. Vedlejší Maxwellovy rovnice (materiálové vztahy) pro různé typy prostředí. Šíření elektromagnetických vln v dielektrických anizotropních krystalech. Klasifikace a vlastnosti anizotropních materiálů, polarizátory a fázové destičky. Hraniční podmínky Maxwellových rovnic. Elektromagnetické vlny na rozhraní dvou prostředí, zákon odrazu a lomu, Fresnelovy vzorce. Úplný odraz na rozhraní dvou bezztrátových prostředí a jeho aplikace. Vlastnosti odražené a lomené vlny při úplném odrazu. Polarizace světla, základní typy polarizace, vytváření polarizovaného světla, polarizační optické prvky. Optická aktivita. Difrakce světla, základní projevy a rozdělení difrakčních jevů. Vliv difrakčních jevů na rozlišovací schopnost optických soustav, Rayleighovo kritérium. Difrakční mřížky a jejich aplikace. Interference světla, podstata jevu a jeho projevy. Podmínky vzniku interference - základní představy o koherenci světla. Dvousvazková interference, metody získávání dvojice koherentních zdrojů. Mnohosvazková interference. Interferometry, základní rozdělení a použití.