Vlnová optika (FSI-TAO)

Úkolem předmětu je vytvořit solidní znalosti interferenčního jevu, skalární teorie difrakce a jejích aplikací, a témat spojených s vlnovou optikou a polarizací.
1. Znalost teorie optických interferenčních a difrakčních jevů.
2. Experimentální erudice pro práci v laboratoři optické interferometrie a difrakce.
3. Schopnost detailní interpretace difrakčních a interferenčních jevů.

Předmět se věnuje základním jevům a pojmům vlnové optiky s rozšířením o některé části elektromagnetické optiky. První část pojednává polarizaci, Fresnelových vztazích a anizotropních prostředích. Druhá se věnuje koherenci, dvousvazkové a mnohosvazkové interferenci. Třetí se zabývá některým částech z teorie difrakce a holografii. Interferenční a difrakční jevy jsou demonstrovány v laboratoři.

Podmínka k udělení zápočtu: Aktivní účast na cvičeních a výpočet zadaných příkladů.

Zkouška: Písemná a ústní zkouška z probírané látky.

Součástí povinných cvičení jsou demonstrace difrakčních a interferenčních jevů v laboratořích. Zameškaná výuka se nahrazuje podle dohody s přednášejícím.

1. Maxwellovy rovnice. Vlnová rovnice. Skalární a vektorová vlna a její matematický popis a vlastnosti. 

2. Polarizace. Základní polarizační stavy. Jonesovy vektory a matice. Metody polarizace světla.

3. Fresnelovy vztahy.

4. Optika anizotropních prostředí. Popis anizotropního prostředí a šíření světla prostředím. Dvojlom. Polarizační prvky. Optická aktivita, umělý dvojlom.

5. Základy teorie koherence v časové a spektrální oblasti. Funkce vzájemné koherence, stupeň koherence, interferenční zákon pro dvě částečně koherentní vlny.

6. Dvousvazková interference, metody získání koherentních vln. Příklady, popis, výpočty. Dvousvazkové interferometry a jejich využití.

7. Mnohasvazková interferometrie a její využití v praxi. Fabryův-Perotův interferometr. Interferenční filtr. Antireflexní vrstvy. Spektroskopie s vysokou rozlišovací schopností. Difrakční mřížky.

8. Vymezení pojmů difrakce, interference a rozptyl. Huygensův-Fresnelův princip a difrakční integrály. Rozdělení difrakčních jevů, Soretova mřížka.

9. Fraunhoferovy ohybové jevy. Fraunhoferova difrakce jako Fourierova transformace a její realizace v laboratoři.

10. Fresnelovy ohybové jevy. 

11. Fresnelova difrakce jako přenos lineárním isoplanatickým systémem. Funkce impluzní odezvy, přenosová funkce.

12. Holografie, holografická interferometrie, digitální holografická interferometrie.

Youngův pokus. Newtonovy kroužky.
Střihová interferometrie. Nastavení rovinné vlny odrazem na planparalelní destičce. 
Vizualizace fázových objektů: Murtyovým interferometrem, Michelsonovým interferometrem, Machovým-Zehnderovým interferometrem.
Experimentální uspořádání pro pozorování a registraci Fresnelových a Fraunhoferových difrakčních jevů.
Fraunhoferova a Fresnelova difrakce na kruhovém otvoru.
Fraunhoferova a Fresnelova difrakce na dvojštěrbině.

Ve cvičeních se řeší příklady související s tématy přednášky.