Úvod do studia fyzikálního inženýrství (FSI-TUI)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou inženýrské optiky
a to jak optiky elektromagnetického vlnění, tak i optiky částic.
Úkolem předmětu je, aby si studenti jako budoucí konstruktéři a
technologové uvědomili rozsáhlé aplikační možnosti optických systémů
v technice, v lékařství, v komunikacích i v běžném životě.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět poskytuje základní znalosti z optiky, tzn. z oblasti fyziky,
která je na středních školách nedostatečně vyučována, ale v oboru
fyzikálního inženýrství však tvoří jeho teoretický základ. Studenti
zvládnou principy konstrukce základních optických přístrojů, pochopí
fyzikální principy činnosti laserů a možnosti jejich aplikací,
vyzkouší si možnosti optických metod pro strojírenskou metrologii.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Předmět uvádí vybrané fyzikální jevy, které způsobily vznik nových
vědních oborů, ovlivnily technický rozvoj nebo jsou podstatou měřicích
metod a přístrojů. Poskytuje informace o obsahu a charakteru dalšího studia zaměřeného buď na inženýrskou optiku, nebo na fyzikální technologie.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou pro udělení zápočtu je 75% účast ve cvičeních.
Zkouška prověřuje znalostí o vybraných jevech geometrické
a vlnové optiky, o konstrukčních principech optických
přístrojů a fyzikálních zákonitistech optických měřicích metod.
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. Historie optiky I (od Snella k Youngovi).
2. Historie optiky II (od Michelsona k Townesovi).
3. Využití znalostí z matematiky k vyjádření světelné vlny.
4. Interference světelných vln.
5. Metrologické aplikace interferenčního jevu.
6. Difrakce světla.
7. Užití difrakce světla.
8. Interakce záření s látkou.
9. Fyzikální pricip činnosti laserů.
10. Typy laserů a příklady jejich použití.
11. Holografie a její využití v technické praxi.
12. Koherenční zrnitost. Příklady aplikace.
13. Fyzikální základy optiky částic.
14. Optické metody v povrchovém inženýrství.
    Cvičení odborného základu 1. Zákon lomu. Úplný odraz. Hranoly. Světlovody.
2. Čočky. Konstrukce chodu paprsků. Měření ohniskové vzdálenosti.
3. Vlnový a částicový charakter dvětla.
4. Popis rovinné a kulové vlny.
5. Superpozice světlených vln. Koherence světla.
6. Interferometry. Experimenty s interferenčním jevem.
7. Výklad difrakce světla pomocí Huygensova-Fresnelova principu.
8. Difrakce na jedné a více šterbinách (kruhových otvorech).
9. Příklady použití difrakce světla.
10. Konstrukční zásady laserů. Ukázka činnosti laserů.
11. Harmonická mřížka. Rekonstrukce vlny. Holografický experiment.
12. Podstata vzniku jevu koherenční zrnitosti. Demonstace jevu.
13. Pohyb nabité částice v elektrickém a magnetickém poli.
14. Konstrukce sestav pro iontově svazkové depozice.
Literatura - základní:
1. KEIGO IIZUKA: Engineering Optics.Berlin: Springer, 1983. 489 p.
2. SALEH, B.H. A. - TEICH, M.C. Fundamentals of Photonics. New York: Wiley, 1991. 966 p.
Literatura - doporučená:
1. SALEH, B.H. A. - TEICH, M.C.: Základy fotoniky, 1.-4.svazek. Praha: MATFYTPRESS, 1996. 1055 p.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá,zk 3 Povinný 1 1 Z