Fourierovská optika (FSI-TFO)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu je podat matematické základy a faktografický přehled
fourierovské optiky, který umožňuje samostatnou práci v oboru.
Výstupy studia a kompetence:
1. Schopnost používat Besselových funkcí, Lommelových funkcí,
Hankelových transformací, Zernikových polynomů k výpočtům
ve vlnové optice.
2. Faktografický přehled o fourierovské optice.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Kurs fourierovské optiky tvoří tři celky. První část je matematické povahy. Fourierova transformace funkcí dvou proměnných je převedena do polárních souřadnic a vyjádřena prostřednictvím Hankelovy transformace. Zernikových polynomů se používá k vyjádřenívlnových aberací. Druhá část pojednává o vlnovém popisu zobrazení čočkoua 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. Třetí část podává přehled o difraktivní optice, zejména o zobrazování zonálními mřížkami, o optice gaussovských svazků a o specklích a jejich technických aplikacích.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky pro udělení zápočtu: aktivní účast na cvičeních.
Zkouška: Ústní s použitím literatury.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  14 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Cylindrické funkce
2. Rozložení intenzity a fáze v blízkosti ohniska.
3. Fourierova transformace v polárních souřadnicích. Hankelova transformace.
4. Fourierova transformace ve sférických souřadnicích. Atomový faktor.
5. Zernikovy polynomy.
6. Vlnový popis zobrazení čočkou.
7. Lineární systémy, přenosová funkce.
8. Zpracování obrazu. Filtrace prostorových frekvencí.
9. Metoda temného pole. Metoda fázového kontrastu, Šlírová metoda.
10. Zobrazování zonálními mřížkami a difraktivní optika.
11. Gaussovské svazky.
12. Speckle a jejich využití v technice.
13. Historie teorie difrakce a fourierovské optiky; biografie J. B. Fouriera,
A. J. Fresnela, J. Fraunhofera, E. Abbeho, F. Zernika.
    Cvičení odborného základu  
Literatura - základní:
1. Born M., Wolf E.: Principles of Optics. 7th ed., kap. 8, 9, Appendix VII, Cambridge University Press 1999.
2. Goodman J. W.: Introduction to Fourier Optics. 2nd ed., McGraw-Hill Co., New York 1996.
3. Papoulis A.: Systems and Transforms with Applications in Optics., McGraw-Hill Co., New York 1968.
Literatura - doporučená:
1. Iizuka K.: Engineering Optics. 2nd ed., Springer Verlag, Berlin 1987.
2. Saleh B. E. A., Teich C.: Základy fotoniky 1, Matfyzpress, Praha 1994.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Přesná mechanika a optika -- kl 3 Volitelný 2 1 L
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- kl 3 Povinný 2 1 L