Fyzikální webové stránky - webFyzika

Tato položka obsahuje stručný přehled základních vztahů z oblasti optiky (geometrická optika, vlnová optika, kvantová optika).

Spektrum elektromagnetického záření, typy záření. Optické záření, světlo, rychlost světla, typy optického prostředí. Index lomu prostředí. Disperze světla. Odrazivost, propustnost a absorpce světla. Základní pojmy geometrické optiky (optická dráha, paprsek, vlnoplocha).

Základní předpoklady geometrické optiky a míra jejich splnění v praxi.Zákon lomu a odrazu. Totální odraz světla na rozhraní. Hranoly, planparalelní desky a děliče světla.

Optická soustava a optické zobrazování. Základní body ideální optické soustavy (ohniska, hlavní body). Příčné zvětšení, úhlové zvětšení a zobrazovací rovnice ideální optické soustavy. Zobrazování lomem a odrazem paprsků. Paraxiální zobrazování. Zrcadla. Soustava sférických centrovaných lámavých ploch. Tlustá čočka ve vzduchu. Zobrazování tenkou čočkou (zobrazovací rovnice, ohnisková vzdálenost, lámavost čočky, příčné zvětšení obrazu). Dvoučlenná centrovaná soustava tenkých čoček (zobrazení, ohnisková vzdálenost, teleskopická soustava).

Omezení paprskových svazků optickou soustavou. Vstupní a výstupní pupila optické soustavy. Aperturní clona, numerická apertura, clona zorného pole, zorné pole, clonové číslo, vignetace (odclonění) optické soustavy, vstupní a výstupní průhled. Hloubka ostrosti optické soustavy.

Energetické vlastnosti optického záření. Zářivý tok. Zářivost. Plošná zářivost a intenzita vyzařování. Detekce optického záření pomocí detektoru. Fotometrie. Světelný tok. Světelná účinnost záření. Poměrná světelná účinnost záření. Sluneční záření. Svítivost. Jas. Osvětlení. Světlení. Expozice. Osvětlení v rovině obrazu od plošného a bodového zdroje.

Barevné vnímání světla. Fotopické a skotopické vidění. Spektrální citlivost lidského oka. Barva světla a barva osvětlených předmětů. Aditivní a subtraktivní míšení barev. Měření barev – systém RGB. Barevné podněty spektrálních barev. Měření barev – systém XYZ (CIE 1931). Barevné souřadnice, barevný trojúhelník. Vnímání barvy odraženého nebo propuštěného světla. Teplota barvy světla. Standardizované zdroje záření. Bílé světlo.

Aberace (vady) optických soustav. Příčiny vzniku aberací. Vlnová a paprsková aberace. Podélná a příčná defokusace. Abbeho sinová podmínka. Herschelova podmínka. Základní aberace optických soustav. Aberace monochromatické (otvorová vada, koma, astigmatismus, zkreslení). Aberace chromatické (barevná vada velikosti a barevná vada polohy). Vyjádření vlnové aberace pomocí paprskových aberací. Principy potlačování vad zobrazení. Základy difrakční teorie zobrazení. Funkce přenosu kontrastu.

Základní dělení optických přístrojů (přístroje zobrazovací a přístroje měřící). Základní schémata optických přístrojů. Osvětlení v obraze bodu. Rozlišovací mez optických přístrojů. Lidské oko a jeho základní optické vlastnosti. Optické klamy. Zvětšení optických přístrojů. Základní zobrazovací optické přístroje a jejich vlastnosti – lupa, mikroskop, dalekohled.

Geometrická optika jako aproximace vlnové optiky. Zobrazovací funkce – eikonál. Základní rovnice paprskové (geometrické) optiky. Rovnice paprsku v nehomogenním izotropním prostředí. Řešení rovnice paprsku pro homogenní a nehomogenní případy prostředí. Gradientní optické prvky s proměnným prostorovým rozložením indexu lomu (gradientní čočky, gradientní optická vlákna). Vybrané oblasti atmosférické optiky.

Elektromagnetické vlnění. Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, Helmholzova rovnice, řešení vlnové rovnice, energie a intenzita elmag.vlnění. Lom a odraz elmag.vln na rozhraní prostředí, zákon lomu a odrazu, Fresnelovy vztahy, polarizace vlnění, totální odraz. Šíření elmag.vln v anizotropním prostředí

Interference elektromagnetického vlnění. Princip superpozice, dvousvazková interference světla, koherence vlnění, interferometry a interferometrická měření, interference na tenké vrstvě, vícesvazková interference. Tenké vrstvy v optice (antireflexní a odrazné vrstvy, interferenční filtry).

Difrakce elektromagnetického vlnění. Skalární teorie difrakce světla. Difrakční integrál. Fresnelova a Fraunhoferova aproximace difrakčního integrálu. Fresnelova difrakce na hraně, štěrbině a vlákně. Fraunhoferova difrakce na štěrbině, obdélníkovém a kruhovém otvoru. Difrakce na mřížce. Difrakční optické prvky.

Zákony vyzařování (Kirchhoffův, Planckův, Wienův a Stefan-Boltzmannův zákon vyzařování). Absolutně černé těleso. Tepelné a nerovnovážné vyzářování látek. Luminiscence, fosforescence a fluorescence. Čerenkovovo záření. Foton, energie fotonu. Tlak záření. Fotonová statistika. Kvantové generátory světla. Spontánní a stimulovaná emise. Einsteinovy koeficienty spontánní a stimulované emise. Fyzikální princip laseru. Typy laserů, jejich vlastnosti a použití.