Optyka laserowa 0800-OPTLAS

http://www.fizyka.umk.pl/~ptarg/dydaktyka.html

Wykład
1. Fotometria.
1.1. Promieniowanie ciała doskonale czarnego.
1.2. Fotometria obiektywna.
1.3. Fotometria subiektywna.
2. Fale elektromagnetyczne w ośrodku jednorodnym.
2.1. Podstawy - fala płaska.
2.2. Zjawiska na granicy dwu ośrodków - wzory Fresnela.
3. Fale elektromagnetyczne w ośrodku niejednorodnym, liniowym.
3.1. Równanie falowe - eikonał optyczny.
3.2. Przybliżenie optyczne.
3.3. Równanie eikonału.
3.4. Zasada Fermata.
3.5. Równanie wektorowe dla promienia.
3.6. Wektor krzywizny promienia, prawo załamania.
4. Optyczne odwzorowanie liniowe w ujęciu macierzowym.
5. Rezonator lasera i warunki stabilności.
6. Wiązki gaussowskie.
6.1. Własności.
6.2. Twierdzenie Kogelnika dla wiązek gaussowskich.
6.3. Mody gaussowskie rezonatora sferycznego.
7. Mody płaskiego falowodu aktywnego
8. Zasady bezpieczeństwa pracy z laserami

Ćwiczenia
Ćwiczenia bezpośrednio nawiązują do wykładu. W szczególności omawiane są przykłady z zakresu:
1. Fotometrii.
2. Zastosowań równań Fresnela.
3. Zastosowania równania promienia do światłowodów i soczewek gradientowych.
4. Obliczania układów optycznych metodami optyki macierzowej.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 65 godz.): - udział w wykładach - 30 - udział w ćwiczeniach – 30 - konsultacje z nauczycielem akademickim - 5 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 85 godz.): - przygotowanie do wykładu- 15 - przygotowanie do ćwiczeń – 20 - przygotowanie do egzaminu- 30 - przygotowanie do kolokwium - 20 - Czas wymagany do odbycia obowiązkowej praktyki: nie dotyczy Łącznie: 150 godz. (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W01 - Rozumie związek pomiędzy optyką w ujęciu geometrycznym (promienie) i falowym (równania Maxwella) – K_W01 dla FTs2; K_W04 dla Fiz s2 W02 - Rozumie pojęcia przybliżenia optycznego oraz eikonału optycznego i promienia świetlnego i zna związek pomiędzy nimi – K_W01 dla FTs2; K_W01 dla Fiz s2 W03 - Rozumie pojęcie wiązki gaussowskiej i sens fizyczny jej parametrów – K_W02 dla FTs2; K_W02 dla Fiz s2 W04 - Rozumie różnicę pomiędzy stabilnym i niestabilnym modem rezonatora optycznego – K_W02 dla FTs2; K_W04 dla Fiz s2 W05 - Rozumie zjawisko formowania się modów w płaskim światłowodzie aktywnym – K_W02 dla FTs2, 2st; K_W04 dla Fiz s2 W06 - Rozumie metodę optyki macierzowej wraz ze sposobem opisu elementów składowych układów optycznych – K_W01 dla FTs2; K_W01 dla Fiz s2 W07 - Zna warunek stabilności rezonatora sferycznego – K_W04 dla FTs2; K_W04 dla Fiz s2 W08 - Zna twierdzenie Kogelnika dla wiązek gaussowskich – K_W02 dla FTs2, 2st; K_W05 dla Fiz s2 W09 - Rozumie różnicę pomiędzy radiometrią a fotometrią, zna definicje wielkości fizycznych stosowanych w obu działach fotometrii – K_W03 dla FTs2; K_W03 dla Fiz s2 W10 - Zna zasady BHP w pracy z laserami, w tym klasyfikację źródeł promieniowania laserowego pod względem rodzaju zagrożeń – K_W10 dla FTs2; K_W06 dla Fiz s2

Efekty uczenia się - umiejętności

U01 - Posiada umiejętność wyznaczania biegu promieni światła przez złożone układy optyczne za pomocą metod optyki macierzowej – K_U01 dla FTs2, 2st; K_U01 dla Fiz s2 U02 - Potrafi określić czy dany rezonator lasera jest stabilny – K_U02 dla FTs2, 2st; K_U01 dla Fiz s2 U03 - Potrafi wyznaczyć stabilne mody gaussowskie rezonatora sferycznego lasera – K_U01dla FTs2; K_U01 dla Fiz s2 U04 - Potrafi posługiwać się wielkościami z zakresu radiometrii i fotometrii – K_U04 dla FTs2; K_U03 dla Fiz s2 U05 - potrafi wyszukiwać informacje w literaturze fachowej i popularno-naukowej, KU_03 dla FTs2; KU_04 dla Fiz s2 U06 - potrafi skutecznie przekazać wiedzę, komunikować się i prowadzić debatę w zakresie problematyki poruszanej na wykładzie - K_U07 dla FTs2, KU_07 dla Fiz s2

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K01 – ma świadomość zakresu własnej wiedzy i potrafi formułować właściwie pytania. Rozumie potrzebę dalszego kształcenia – K_K01 dla FTs2; K_K01 dla Fiz s2

Koordynatorzy przedmiotu

Katarzyna Komar

Metody dydaktyczne

Wykład informacyjny z elementami konwersatoryjnymi, ćwiczenia: metoda problemowa oraz krótkie seminaria przygotowywane przez studentów

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny

Metody dydaktyczne poszukujące

- klasyczna metoda problemowa
- seminaryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Znajomość podstaw rachunku wektorowego, w tym stosowania operatorów różniczkowych (gradient, dywergencja, rotacja, Laplasjan) oraz elektrodynamiki ośrodków izotropowych, jednorodnych. Znajomość podstaw fizyki laserów, zjawisko emisji wymuszonej. Wiedza z zakresu optyki geometrycznej, w tym konstrukcja Gaussa, działanie lupy, lunety, mikroskopu. Zjawisko interferencji i dyfrakcji

Kryteria oceniania

Zajęcia będą oceniane wg. następujących reguł:
a. ćwiczenia: zaliczenie na ocenę na podstawie trzech seminariów obejmujących zagadnienia wyznaczone przez prowadzącego. Po seminarium następuje dyskusja, w której biorą udział wszyscy uczestnicy zajęć.
Podstawą zaliczenia jest osiągniecie kompetencji:
dla kierunku fizyka techniczna, 2st: U01..U06
dla kierunku fizyka, 2st: U01..U04
ndst -(<50%)
dst- (>50 %)
dst plus- (>60%)
db- pkt (>70%)
db plus- pkt (>80%)
bdb- pkt (>90%)

b. Wykład: egzamin ustny, sprawdza kompetencje: W01 - W10 dla kierunku fizyka techniczna, 2st i dla kierunku fizyka, 2st
ndst - (<50%)
dst- (>50 %)
dst plus- … pkt (>60%)
db- (>70%)
db plus- (>80%)
bdb- (>90%)

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:
1. M. Born, E. Wolf, Principles of Optics.
2. R. Jóźwicki, Optyka instrumentalna.
3. J. T. Verdeyen, Laser Electronics.
4. A. Gerrard, J. M. Burch, Introduction to Matrix Methods in Optics, (tłumaczenie na rosyjski: Wwedenije w matrithnuju optiku)
5. Glen D. Gillen, Katharina Gillen, and Shekhar Guha, Light Propagation in Linear Optical media
6. B. Ziętek, Lasery
7. B. Ziętek, Optoelektronika
8. http://www.phys.uni.torun.pl/~ptarg > dydaktyka >Optyka laserowa
Literatura uzupełniająca:
1. instrukcje do zadań Pracowni optoelektroniki i fizyki laserów: https://wwwold.fizyka.umk.pl/wfaiis/?q=node/228

Uwagi

W cyklu 2024/25Z:

zajęcia i zaliczenie w trybie zdalnym z wykorzystaniem platformy TEAMS.

W cyklu 2025/26Z:

zajęcia i zaliczenie w trybie zdalnym z wykorzystaniem platformy TEAMS.

W cyklu 2026/27Z:

zajęcia i zaliczenie w trybie zdalnym z wykorzystaniem platformy TEAMS.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-OPTLAS w USOSweb