| Akademický rok 1999/2000 |
| Garant: | prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. | |||
| Garantující pracoviště: | ÚFI | |||
| Jazyk výuky: | čeština | |||
| Cíle předmětu: | ||||
| Úkolem předmetu je vytvořit solidní znalosti interferencního jevu a skalární teorie difrakce a jejích aplikací. |
||||
| Výstupy studia a kompetence: | ||||
| 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. |
||||
| Prerekvizity: | ||||
|   | ||||
| Obsah předmětu (anotace): | ||||
| Část předmětu věnovaná interferenci světla je zaměřena především na interferometrii a problematiku interferenčního experimentu.Jsou vyloženy a prakticky dokumentovány: koherence světla,kontrast interferenčního obrazce, lokalizace interferenční strukturya interpretace interferogramů získaných klasickou i holografickouinterferenční metodou. Hlavní náplní části věnované difrakci je výklad difrakčního integrálu a jeho použití k výpočtu rozloženíintenzity a fáze v difrakčních obrazcích Fresnelovaa Fraunhoferova typu. Difrakční integrál je odvozen třemi způsoby:a) superpozicí rovinných vln,b) intuitivně z Huygensova-Fresnelova principu,c) z vlnové rovnice pomocí vět integrálního počtu funkcí dvou a více proměnných. Podrobně je též odvozena Rubinowiczova reprezentace okrajové vlny. Součástí cvičení jsou demonstrace difrakčních a interferenčních jevů v laboratořích. | ||||
| Metody vyučování: | ||||
|   | ||||
| Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
| Podmínka k udělení zápočtu: Aktivní účast na cvičeních. Zkouška: Písemná zkouška z části interference. Ústní zkouška z části difrakce světla. |
||||
| Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
|   | ||||
| Typ (způsob) výuky: | ||||
| Přednáška | 14 × 2 hod. | nepovinná | ||
| Cvičení odborného základu | 7 × 2 hod. | povinná | ||
| Laboratorní cvičení | 7 × 2 hod. | povinná | ||
| Osnova: | ||||
| Přednáška | Interference světla 1. Rozdělení intenzity v oblasti superpozice dvou rovinných monochromatických vln stejné frekvence. Šířka interferenčního proužku. Kontrast interferenční struktury. Youngův experiment. Šířka proužků. Vliv velikosti použitého zdroje na interferenční strukturu. Interference v bílém světle. 2. Interference světla pomocí Fresnelových zrcadel. Šířka interferenčních proužků. Vliv velikosti zdroje na kontrast interferenčních kroužků. Interference na vrstvě. Planparalelní destička. Klínová vrstva. Proužky stejného sklonu. Proužky stejné tloušťky. 3. Citlivost interferenčních metod. Lokalizace interferenčních proužků. Diskuse lokalizace při interferenci na vrstvě. 4. Michelsonův interferometr. Ekvivalence s interferencí odrazem na tenké vrstvě. Použití interferometru k odměřování délek, ke zjišťování kvality ploch. Mikrointerferometr. Machův-Zehnderův interferometr. Vizualizace fázových objektů. 5. Mnohasvazkový interferometr. Fabryův-Perotův interferometr. Spektroskopie s vysokou rozlišovací schopností. Laserové optické rezonátory. 6. Holografická interferometrie. Vizualizace fázových objektů. Zjišťování malých deformací a malých posunutí objektů s difusním povrchem. 7. Koherenční zrnitost. Její použití. Difrakce světla 1. Vlnová rovnice a její řešení ve tvaru rovinných a sférických vln. Harmonické vlny, komplexní notace. Helmholtzova rovnice, paraxiální Helmholtzova rovnice, Fresnelova aproximace kulové vlny. 2. Difrakční integrál odvozený superpozicí rovinných vln. 3. Fresnelova difrakce. Fresnelův propagátor. Fresnelovy integrály. Cornuova spirála. Lommelovy funkce. Typické Fresnelovy difrakční jevy: difrakce na nepropustné polorovině, vlákně, štěrbině, obdélníkovém otvoru, kruhovém otvoru, kruhové překážce. 4. Fraunhoferova difrakce. Typické Fraunhoferovy difrakční jevy: difrakce na štěrbině, kruhovém otvoru, soustavě identických a stejně orientovaných otvorů. 5. Huygensův-Fresnelův princip. Intuititivní formulace. Odvození z vlnové rovnice pomocí vět integrálního počtu funkcí více proměnných. 6. Okrajová vlna. Rubinowiczova reprezentace. Fraunhoferova difrakce a její souvislost s okrajovou vlnou. Abbeova transformace a Abbeova věta. 7. Historie teorie difrakce. |
|||
| Cvičení odborného základu |   | |||
| Laboratorní cvičení |   | |||
| Literatura - základní: | ||||
| 1. Born M., Wolf E.: Principles of Optics. 7th ed. Cambridge University Press 1999. | ||||
| 2. Sommerfeld A.: Optik. 2. Auflage. Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig 1959. (Též Optics. Academic Press, New York 1954.) | ||||
| 3. Zacharevskij A. N.: Inteferometry. Gosudarstvěnnoje izdatěľstvo oboronnoj promyšlennosti, Moskva 1952. | ||||
| Literatura - doporučená: | ||||
| 1. Saleh B. E. A., Teich C.: Základy fotoniky 1. Matfyzpress, Praha 1994. | ||||
| 2. Iizuka K.: Engineering Optics. 2nd ed. Springer Verlag., Berlin 1987. | ||||
| 3. Komrska J.: Vlnová optika, část Difrakce světla. Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., Brno 2004. | ||||
| Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
| Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
| M2301-5 | prezenční studium | Přesná mechanika a optika | -- | zá,zk | 5 | Povinný | 2 | 1 | Z |
| M2301-5 | prezenční studium | Fyzikální inženýrství | -- | zá,zk | 5 | Povinný | 2 | 1 | Z |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile