|
Vyučující
|
-
Polívka Tomáš, prof. RNDr. Ph.D.
-
Šebelík Václav, Mgr. Ph.D.
-
Litvín Radek, RNDr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Kurz se skládá z přednášek, semináře a cvičení, témata semináře jsou v závorkách. 1. Kmity. Harmonický oscilátor. Netlumené, tlumené a vynucené kmity. Rezonance. Skládání kmitů. Matematické a fyzické kyvadlo. Anharmonický oscilátor. (Rigorózní odvození vztahů pro různé typy kmitů pomocí řešení diferenciálních rovnic.) 2. Vlny. Postupné a stojaté vlny. Příčné a podélné vlnění. Vlnová rovnice. Huygensův princip. Rovinné a kulové vlny. Energie mechanického vlnění. Princip superpozice. (Odvození a princip řešení obecné vlnové rovnice. Fourierovská harmonická analýza.) 3. Akustika. Zvukové vlny. Rychlost zvuku. Intenzita zvuku. Ultrazvuk a infrazvuk. Zdroje zvuku. Dopplerův jev. Nadzvukové rychlosti. (Odvození vztahů pro rychlost zvuku a amplitudy tlaku.) 4. Elektromagnetické vlny I. Světlo jako elektromagnetické záření. Spektrální obory elektromagnetických vln. Šíření monochromatické elektromagnetické vlny ve vakuu. Energie světelné vlny. Tlak záření. Rychlost šíření světla. Fázová a grupová rychlost. Michelsonův pokus. (Odvození vlnové rovnice z Maxwellových rovnic.) 5. Elektromagnetické vlny II. Polarizace světla. Odraz a lom na rovinném rozhraní. Snellův zákon. Fermatův princip. Fresnelovy vzorce. Polarizace světla odrazem. Chromatická disperze. Fyzika duhy. (Odvození polarizačních stavů z obecné elektromagnetické vlny, odvození Snellova zákona z Fermatova principu.) 6. Anizotropie a rozptyl. Šíření rovinné vlny v anizotropním prostředí. Dvojlom. Optické vlastnosti krystalů. Aplikace dvojlomu. Optická aktivita. Rozptyl světla. Polarizace rozptylem. (Koherence časová a prostorová. Stupeň koherence) 7. Interference. Youngův pokus. Michelsonův interferometr. Superpozice elektromagnetických vln. Interference na tenké vrstvě. Newtonova skla. Fabry-Perotův interferometr. Aplikace interferometrie. 8. Difrakce. Fraunhoferova difrakce. Difrakce na jedné a více štěrbinách. Difrakční mřížka. Difrakce na otvorech. Rayleighovo kritérium. Babinetův princip. Fresnelova difrakce. Difrakce rentgenového záření, Braggův zákon. (Fresnelova difrakce. Náznak řešení Fresnelových integrálů. Cornuova spirála.) 9. Geometrická optika. Aproximace velmi krátkých vln. Paraxiální optika. Zobrazovací rovnice. Zrcadla, čočky, principy zobrazení. Vady zobrazení. Odrazné hranoly. (Analytický přístup ke geometrické optice, eikonálová rovnice.) 10. Optické přístroje: oko, lupa, okulár, mikroskop, dalekohled, fotoaparát, spektrometr. Vady zraku a jejich korekce. Základy fotometrie. Optická vlákna. (Mikroskopická teorie indexu lomu. Lorentzova teorie.) 11. Světlo jako částice. Záření černého tělesa, Planckova kvantová hypotéza. Fotoelektrický jev. Foton. Obsah cvičení/semináře: Příklady řešené k tématu probíranému na přednáškách
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
|
nespecifikováno
|
|
Výstupy z učení
|
Předmět poskytuje přehled základních témat souvisejících se světlem a elektromagnetickými vlnami a jejich význačnými vlastnostmi, včetně úvodu do problematiky na příkladu mechanických oscilátorů a vln. Kurz také poskytuje přehled základních aplikací probírané teorie v praxi.
|
|
Předpoklady
|
Základní znalosti matematické analýzy (derivace, integrály), absolvování kurzů Fyzika 1 a Fyzika 2 je výhodou, ale není přímým požadavkem.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
nespecifikováno
Aktivní účast na semináři, prezentace zadaných témat. Splnit zápočet před zkouškou. Úspěšně vykonat písemnou a ústní část zkoušky.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Feynman, Richard Phillips; Gottlieb, Michael A.; Leighton, Ralph; Sands, Matthew L.; Leighton, Robert B.,; Vogt, Rochus. Feynmanovy přednášky z fyziky : doplněk k Feynmanovým přednáškám z fyziky. 1. vyd. Havlíčkův Brod : Fragment, 2007. ISBN 978-80-253-0391-7.
-
Halliday, D. a kol. Fyzika. Brno, VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1868-0.
-
Hecht, Eugene. Optics. 4th ed. San Francisco : Addison Wesley, 2002. ISBN 0-321-18878-0.
-
Main, Iain G. Kmity a vlny ve fyzice. Vyd. 1. Praha : Academia, 1990. ISBN 80-200-0272-3.
-
Malý, P. Optika. Praha, 2013.
|