Optyka fizyczna 1600-Opt21OPTF-S1

Tematyka wykładu obejmuje następujące zagadnienia:
1. Natura i rozchodzenie się światła. Pojęcie promienia świetlnego i wiązki świetlnej. Geometryczny, falowy oraz korpuskularny model światła. Światło jako fala elektromagnetyczna, równania Maxwella. Światło widzialne a widmo fal elektromagnetycznych.
2. Współczynnik załamania jako podstawowa stała materiałowa w optyce, dyspersja. Elementy materiałoznawstwa optycznego, najczęściej stosowane materiały.
3. Podstawy optyki geometrycznej. Zasada Fermata. Zasada Hughensa. Prawa Sneliusa. Odbicie i załamanie światła na powierzchniach płaskich. Całkowite wewnętrzne odbicie. Płytka płasko-równoległa. Pryzmaty, rozszczepienie światła.
4. Odbicie i załamanie na pojedynczej powierzchni sferycznej. Równanie zwierciadła sferycznego oraz graficzna konstrukcja obrazu. Soczewka cienka. Rodzaje i własności soczewek. Podstawowe równania opisujące soczewkę, konstrukcja obrazu. Wyznaczanie ogniskowej soczewki.
5. Model soczewki grubej. Płaszczyzny główne, moc optyczna. Złożone układy optyczne. Rola przysłon w układach optycznych.
6. Aberracje układów soczewkowych. Przyczyny powstawania aberracji. Aberracje monochromatyczne: sferyczna, astygmatyzm, koma oraz krzywizna i dystorsja pola. Aberracje chromatyczne.
7. Podstawowe przyrządy optyczne, ich konstrukcje i parametry. Teleskopy (lunety i reflektory). Lupa, mikroskop, lorneta Galileusza.
8. Optyka falowa. Odbicie i załamanie monochromatycznej fali płaskiej na granicy ośrodków. Kąt Brewstera.
9. Dyfrakcja i interferencja światła. Zasada Huygensa, dyfrakcja na pojedynczej szczelinie, soczewka Fresnela. Doświadczenie Younga, warunki wzmocnienia i osłabienia, koherencja światła. Siatka dyfrakcyjna, spektrometr siatkowy. Interferencja w płytkach. Powłoki anty-refleksyjne.
10. Polaryzacja. Metody otrzymywania światła spolaryzowanego. Prawo Malusa, Dwójłomność i dichroizm.
11. Korpuskularno-falowa natura światła, wzór de Broglie`a, energia i pęd fotonu. Efekt fotoelektryczny zewnętrzny i wewnętrzny, efekt Comptona.
12. Elementy fotometrii. Podstawowe parametry fotometryczne. Podstawowe typy detektorów. Źródła światła, zasada działania lasera.
13. Elementy optyki fizjologicznej. Czopki i pręciki, widzenie barwne i niebarwne. Układ optyczny oka, akomodacja, dalekowzroczność i krótkowzroczność.
14. Absorpcja, emisja i rozpraszanie światła. Podstawy spektroskopii optycznej.

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych z Optyki fizycznej student stosuje wiedzę zdobytą na wykładzie. Samodzielne przeprowadza pomiary współczynnika załamania wybranych materiałów, krzywizny powierzchni optycznych, jakości elementów optycznych, parametrów układu optycznego. Zaznajamia się z podstawowymi metodami spektroskopowymi pomiarów oraz interpretacji widm.