FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Optoelektronika. Garant předmětu: Doc Ing. Otakar Wilfert, CSc.

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Optoelektronika. Garant předmětu: Doc Ing. Otakar Wilfert, CSc."

Transkript

1 FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Optoelektronika Garant předmětu: Doc Ing. Otakar Wilfert, CSc. Autor textu: Doc Ing. Otakar Wilfert, CSc.

2

3 Optoelektronika Obsah ZAŘAZENÍ PŘEDMĚTU VE STUDIJNÍM PROGRAMU...6 ÚVOD DO PŘEDMĚTU...6 TEST VSTUPNÍCH ZNALOSTÍ...6 ÚVODNÍ PŘEDNÁŠKA...8. CHARAKTERISTIKA OPTOELEKTRONIKY...8. ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI OPTICKÉHO ZÁŘENÍ... SHRNUTÍ KAPITOLY...4 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY...4 KONTROLNÍ OTÁZKY...5 METROLOGICKÉ ASPEKTY OPTOELEKTRONIKY...6. SVĚTELNÉ VLNY A OPTICKÝ SIGNÁL...6. RADIOMETRICKÉ A FOTOMETRICKÉ VELIČINY...9 SHRNUTÍ KAPITOLY...3 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY...4 KONTROLNÍ OTÁZKY INTERFERENCE OPTICKÝCH VLN A OPTICKÉ INTERFEROMETRY INTERFERENCE A KOHERENCE OPTICKÝCH VLN OPTICKÉ INTERFEROMETRY...3 SHRNUTÍ KAPITOLY...34 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY...34 KONTROLNÍ OTÁZKY OPTICKÁ HOLOGRAFIE HOLOGRAFICKÁ ROVNICE VÝROBA HOLOGRAMŮ...38 SHRNUTÍ KAPITOLY...4 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD...4 KONTROLNÍ OTÁZKY OPTICKÁ DIFRAKCE DIFRAKČNÍ INTEGRÁL A JEHO APROXIMACE FRAUNHOFEROVA DIFRAKCE NA KRUHOVÉM OTVORU...48 SHRNUTÍ KAPITOLY...5 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD...5 KONTROLNÍ OTÁZKY OPTICKÉ REZONÁTORY MODY OPTICKÉHO REZONÁTORU PARAMETRY GAUSSOVA SVAZKU...6 SHRNUTÍ KAPITOLY...66 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD...66 KONTROLNÍ OTÁZKY MATICOVÁ OPTIKA MATICE TRANSFORMACE PAPRSKU MATICE TRANSFORMACE SVAZKU MATICOVÁ OPTIKA REZONÁTORU...77

4 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně SHRNUTÍ KAPITOLY ŘEŠENÝ PŘÍKLAD KONTROLNÍ OTÁZKY LASERY I INTERAKCE ZÁŘENÍ A LÁTKY BUZENÍ AKTIVNÍ LÁTKY SHRNUTÍ KAPITOLY ŘEŠENÝ PŘÍKLAD KONTROLNÍ OTÁZKY LASERY II PODMÍNKY LASEROVÉ GENERACE DRUHY LASERŮ A JEJICH APLIKACE... 6 SHRNUTÍ KAPITOLY... 8 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD... 8 KONTROLNÍ OTÁZKY... 9 POLOVODIČOVÁ OPTOELEKTRONIKA.... POLOVODIČOVÝ LASER.... FOTODIODY... 5 SHRNUTÍ KAPITOLY... 8 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD... 8 KONTROLNÍ OTÁZKY... 9 OPTICKÁ VLÁKNA.... PRINCIP ŠÍŘENÍ SVĚTLA V OPTICKÝCH VLÁKNECH.... ÚTLUM A DISPERZE OPTICKÝCH VLÁKEN... SHRNUTÍ KAPITOLY... 7 ŘEŠENÝ PŘÍKLAD... 7 KONTROLNÍ OTÁZKY... 7 OPTICKÉ BEZKABELOVÉ SPOJE ATMOSFÉRICKÉ PŘENOSOVÉ PROSTŘEDÍ SKLADBA A ENERGETICKÁ BILANCE SPOJE SHRNUTÍ KAPITOLY ŘEŠENÝ PŘÍKLAD KONTROLNÍ OTÁZKY OPTICKÉ SÍTĚ OPTICKÝ KOMUNIKAČNÍ SYSTÉM MODEL OPTICKÉ SÍTĚ ARCHITEKTURA OPTICKÉ SÍTĚ SHRNUTÍ KAPITOLY ŘEŠENÝ PŘÍKLAD KONTROLNÍ OTÁZKY DODATKY VÝSLEDKY VSTUPNÍHO TESTU ODPOVĚDI NA KONTROLNÍ OTÁZKY... 5

5 Optoelektronika 3 Seznam obrázků OBRÁZEK.: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ROZLOŽENÍ VLNY (PŘEDPOKLÁDÁ SE ROVINNÁ UNIFORMNÍ VLNA)...6 OBRÁZEK.: ČASOVÉ ROZLOŽENÍ VELIČIN E x, Π a I...8 OBRÁZEK.3: ZÁŘENÍ PLOŠNÉHO ZDROJE... OBRÁZEK.4: POMĚRNÁ SVĚTELNÁ ÚČINNOST OKA (PRO DENNÍ VIDĚNÍ)... OBRÁZEK 3.: INTERFERENCE VLN S RŮZNÝM STUPNĚM KOHERENCE (SPLNĚNA JE PODMÍNKA I I )...9 OBRÁZEK 3.: SCHÉMA FABRYOVA-PEROTOVA INTERFEROMETRU...3 OBRÁZEK 3.3: FUNKCE TVARU INTERFERENČNÍCH PROUŽKŮ FABRYOVA-PEROTOVA INTERFEROMETRU...33 OBRÁZEK 4.: INTERFERENCE OPTICKÝCH VLN PŘI OPTICKÉ HOLOGRAFII...36 OBRÁZEK 4.: HOLOGRAFICKÉ ZAZNAMENÁNÍ INFORMACE...38 OBRÁZEK 4.3: REKONSTRUKCE HOLOGRAFICKÉHO ZÁZNAMU...39 OBRÁZEK 4.4: OBRÁZEK 5.: OBRÁZEK 5.: OBRÁZEK 5.3: KONFIGURACE VLN PŘI REKONSTRUKCI HOLOGRAFICKÉHO ZÁZNAMU...4 ZNÁZORNĚNÍ HUYGENSOVA-FRESNELOVA PRINCIPU (R M, S M, R, S» λ)...43 DIFRAKCE NA OTVORU V ROVINNÉM STÍNÍTKU...45 KRUHOVÝ OTVOR S V JINAK NEPROPUSTNÉM STÍNÍTKU S...48 OBRÁZEK 5.4: ZNÁZORNĚNÍ DIFRAKCE NA KRUHOVÉM OTVORU (SIN ϕ ϕ W/S )...49 OBRÁZEK 5.5: ROZLOŽENÍ OPTICKÉ INTENZITY PŘI FRAUNHOFEROVĚ DIFRAKCI NA KRUHOVÉM OTVORU...5 OBRÁZEK 6.: ZNÁZORNĚNÍ OPTICKÉHO REZONÁTORU...55 OBRÁZEK 6.: SPEKTRÁLNÍ ROZLOŽENÍ MODŮ PLANPARALELNÍHO OPTICKÉHO REZONÁTORU S PRAVOÚHLÝMI ZRCADLY...58 OBRÁZEK 6.3: FUNKCE TVARU REZONANČNÍ ČÁRY OPTICKÉHO REZONÁTORU FABRYOVA- PEROTOVA TYPU...59 OBRÁZEK 6.4: KONFOKÁLNÍ OPTICKÝ REZONÁTOR...59 OBRÁZEK 6.5: PLOŠNÉ ROZLOŽENÍ INTENZITY ELEKTRICKÉHO POLE NA ZRCADLECH S PRAVOÚHLOU A KRUHOVOU SYMETRIÍ (ŠIPKY REPREZENTUJÍ VEKTOR INTENZITY ELEKTRICKÉHO POLE)...6 OBRÁZEK 6.6: JEDNOROZMĚRNÉ GAUSSOVO ROZLOŽENÍ...6 OBRÁZEK 6.7: SPEKTRÁLNÍ ROZLOŽENÍ MODŮ V KONFOKÁLNÍM REZONÁTORU S PRAVOÚHLÝMI ZRCADLY....6 d OBRÁZEK 6.8: GRAF PODMÍNKY STABILITY OPTICKÉHO REZONÁTORU; y A R d x R...6 OBRÁZEK 6.9: KRAJ GAUSSOVA SVAZKU...63 OBRÁZEK 6.: ZÁVISLOST POLOMĚRU KŘIVOSTI GAUSSOVA SVAZKU NA Z...64 OBRÁZEK 7.: TRANSFORMACE PAPRSKU OBECNOU OPTICKOU SOUSTAVOU...68 OBRÁZEK 7.: PRŮCHOD PAPRSKU MEZI DVĚMA VZTAŽNÝMI ROVINAMI...69 OBRÁZEK 7.3: LOM PAPRSKU NA PLOŠE...7 OBRÁZEK 7.4: ODRAZ PAPRSKU OD ZRCADLA...7 OBRÁZEK 7.5: POSTUPNÝ PRŮCHOD PAPRSKU LÁMAVÝMI PLOCHAMI A VRSTVAMI PROSTŘEDÍ MEZI NIMI...73 OBRÁZEK 7.6: TENKÁ ČOČKA...73 OBRÁZEK 7.7: TENKÁ ČOČKA...74

6 4 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně OBRÁZEK 7.8: TRANSFORMACE SVAZKU PAPRSKŮ OPTICKOU SOUSTAVOU OBRÁZEK 7.9: SCHÉMA OPTICKÉHO REZONÁTORU PRO JEHO MATICOVÉ VYJÁDŘENÍ OBRÁZEK 8.: ENERGETICKÉ HLADINY ČÁSTIC A PŘECHODY MEZI NIMI... 9 OBRÁZEK 8.: PŮSOBENÍ MONOCHROMATICKÉ OPTICKÉ VLNY NA DVOUHLADINOVÝ SYSTÉM OBRÁZEK 8.3: ENERGETICKÉ HLADINY A PŘECHODY ČÁSTIC V TŘÍHLADINOVÉM SYSTÉMU. 95 OBRÁZEK 9.: MODEL ŠÍŘENÍ OPTICKÉHO ZÁŘENÍ V LASERU.... OBRÁZEK 9.: ZNÁZORNĚNÍ FUNKCÍ N I N I (W B ) A N F N F (W B ) OBRÁZEK.: ENERGETICKÉ SPEKTRUM AKTIVNÍ LÁTKY POLOVODIČOVÉHO LASERU... OBRÁZEK.: BUZENÍ LASEROVÉ DIODY (P LD JE OPTICKÝ VÝKON LASEROVÉ DIODY)... 3 OBRÁZEK.3: VÝKONOVÁ CHARAKTERISTIKA POLOVODIČOVÉHO LASERU... 4 OBRÁZEK.4: ZNÁZORNĚNÍ ENERGETICKÝCH HLADIN P-N PŘECHODU FOTODIODY A VZNIKU MINORITNÍCH NOSITELŮ NÁBOJE... 5 OBRÁZEK.5: V-A CHARAKTERISTIKA FOTODIODY... 6 OBRÁZEK.6: ZNÁZORNĚNÍ ENERGETICKÝCH HLADIN P-N PŘECHODU FOTODIODY PIN S PŘILOŽENÝM NAPĚTÍM U; (U V)... 6 OBRÁZEK.: ŠÍŘENÍ SVĚTLA V OPTICKÉM VLÁKNU TYPU SI... OBRÁZEK.: SPEKTRÁLNÍ ZÁVISLOST KOEFICIENTU ÚTLUMU A KOEFICIENTU MATERIÁLOVÉ DISPERZE... OBRÁZEK.3: K DEFINICI KOEFICIENTU ÚTLUMU... 3 OBRÁZEK.4: ZÁVISLOST MAXIMÁLNÍ DÉLKY VYBRANÝCH TYPŮ VLÁKEN NA PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI PŘI PROVOZU OPTICKÉ TRASY POUZE S ÚTLUMOVÝM OMEZENÍM... 4 OBRÁZEK.5: ZÁVISLOST MAXIMÁLNÍ DÉLKY VYBRANÝCH TYPŮ VLÁKEN NA PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI PŘI PROVOZU OPTICKÉ TRASY POUZE S DISPERZNÍM OMEZENÍM... 6 OBRÁZEK.6: ZÁVISLOST MAXIMÁLNÍ DÉLKY VYBRANÝCH TYPŮ VLÁKEN NA PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI PŘI PROVOZU OPTICKÉ TRASY JAK S DISPERZNÍM, TAK S ÚTLUMOVÝM OMEZENÍM POUZE S DISPERZNÍM OMEZENÍM... 6 OBRÁZEK.: SPEKTRÁLNÍ ZÁVISLOST PROPUSTNOSTI ČISTÉ A KLIDNÉ ATMOSFÉRY OBRÁZEK.: ATMOSFÉRICKÉ VRSTVY SE ZNÁZORNĚNÍM ZEMSKÉHO POVRCHU A OBLASTÍ PRÁCE OBS... 9 OBRÁZEK.3: PARAMETRY ÚNIKŮ... 3 OBRÁZEK.4: ZÁVISLOST RELATIVNÍ DISPERZE OPTICKÉ INTENZITY NA PARAMETRU β OBRÁZEK.5: PŘÍKLAD ZAŘAZENÍ OBS DO KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ OBRÁZEK.6: MÍSTA ÚTLUMU A ZESÍLENÍ V ENERGETICKÉ BILANCI OBS OBRÁZEK.7: ZNÁZORNĚNÍ VÝZNAMU VELIČINY L (POMOCNÉ DÉLKY) OBRÁZEK 3.: ZÁKLADNÍ PŘEDSTAVA OPTICKÉHO KOMUNIKAČNÍHO SYSTÉMU... 4 OBRÁZEK 3.: BLOKOVÉ SCHÉMA OPTICKÉHO KOMUNIKAČNÍHO SYSTÉMU... 4 OBRÁZEK 3.3: PŘÍKLAD FYZICKÉHO PROPOJENÍ KOMUNIKAČNÍCH BODŮ V RÁMCI SÍTĚ. 4

7 Optoelektronika 5 TABULKA 3.: Seznam tabulek TABULKA VYBRANÝCH HODNOT R A F...3 TABULKA 6.: ZNAČENÍ INDEXŮ MODU TABULKA.: TABULKA TYPICKÝCH HODNOT NA JEDNOTLIVÝCH DRUHŮ VLÁKEN... TABULKA.: TABULKA STAVŮ APP...3 TABULKA.: TABULKA STAVŮ APP PODLE MÍRY TURBULENCE...33 TABULKA.3: DĚLENÍ OBS PODLE DOSAHU...34 TABULKA.4: DĚLENÍ OBS PODLE PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI...34 TABULKA 3.: DĚLENÍ SÍTÍ PODLE ROZLEHLOSTI:...4 TABULKA 3.: PŘEHLED VRSTEV A JEJICH FUNKCÍ V OSIRM MODELU SÍTĚ...43

8 6 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Úvod Zařazení předmětu ve studijním programu Optoelektronika je zařazena jako volitelný předmět do 3. ročníku bakalářského studia oboru EST. Ke zvládnutí problémů optoelektroniky je nutná znalost předmětů fyziky a matematiky probíraných v předcházejících ročnících studia. Konkrétně se jedná o základy geometrické optiky (zobrazovací rovnice, zákon odrazu a lomu, totální odraz, zobrazování tenkou čočkou), vlnové optiky (vlnová rovnice, Fresnelovy vzorce, polarizace světla), kvantové mechaniky (Schrödingerova rovnici, vlnová funkce, Heisenbergovy relace neurčitosti) a interakce záření a látky (záření černého tělesa, spontánní emise, stimulovaná emise, absorpce, obsazení energetických hladin). Z oblasti matematiky je vyžadována znalost komplexních čísel, vektorového počtu, diferenciálního počtu a integrálního počtu. Úvod do předmětu Cílem předmětu je objasnit fyzikální jevy a teorie, z nichž vyplývá funkce prvků, zařízení a systémů používaných v optických komunikacích. Objasněny budou metrologické aspekty optoelektroniky, vlnové a kvantové projevy světla. Podrobně bude rozebrána funkce optických rezonátorů, princip činnosti laseru, šíření světla v optických vláknech a ve volném prostoru. Pojednáno bude o optovláknových spojích, optických bezkabelových spojích a optických sítích. Optoelektronika našla uplatnění v telekomunikačních, zobrazovacích, měřicích, řídících a výpočetních systémech. Řadu aplikací lze nalézt v lékařství, strojírenství, geodézii, stavebnictví a vojenství. Použití optoelektronických prvků a systémů (elektroluminiscenčních diod, laserových diod, fotodiod, optických vláken, vláknových zesilovačů, chirurgických nástrojů, vláknových gyroskopů, dálkoměrů, lidarů atd.) podstatně zkvalitňuje základní parametry původních systémů. Dnes se optoelektronika dotýká každodenního života a v budoucnu se očekává její další široký rozvoj. Předmět optoelektronika je dobrým základem pro řadu dalších předmětů zařazených do magisterského studijního programu oboru EST. Nabídnout lze např. kvantovou a laserovou elektroniku, fotoniku a optické komunikace a další. Test vstupních znalostí. Paprsek světla se při dopadu na rozhraní dvou prostředí s rozdílnými indexy lomu dělí na lomený paprsek a odražený paprsek. Formulujte pro tuto situaci zákon lomu a zákon odrazu.. Popište případ totálního odrazu. 3. Vyjádřete Newtonovu zobrazovací rovnici tenké čočky. 4. Vyjádřete zobrazovací rovnici tenké čočky vztažené k hlavní rovině čočky. 5. Co je otvorová vada čočky a jak se koriguje? 6. Pro rozlišení dvou bodů zobrazených čočkou o průměru D vyjádřete úhlovou rozlišovací schopnost čočky.

9 Optoelektronika 7 7. Objasněte funkci lámavého hranolu a difrakční mřížky. 8. Co je barevná vada čočky a jak se koriguje. Načrtněte konstrukci tmelené achromatické spojné čočky. 9. Objasněte funkci aperturní clony fotografického objektivu a význam clonového čísla.. Jak je definovaná světelnost fotografického objektivu?. Světelné vlny se popisují vlnovou funkcí, která vyhovuje vlnové rovnici. Napište vlnovou funkci pro rovinnou vlnu a pro kulovou vlnu.. Co je amplituda a co je fáze harmonické vlny? 3. Vyjádřete Helmholtzovu rovnici a objasněte vlnové číslo a úhlovou frekvenci. 4. Uveďte příklady interference a difrakce světelných vln. 5. Jak si představujete lineárně polarizovanou světelnou vlnu? Jak lze při fotografování vyloučit nepříjemné efekty odraženého světla od vodní hladiny apod.? Na jakém principu pracují polarizační filtry? 6. Světlo sestává z částic zvaných fotony. Jaká je energie a hybnost fotonu? 7. Mezi fotony a látkovými částicemi dochází k interakci. Jaké jsou druhy této interakce? 8. Látkové částice podléhají určitým statistikám. Jaké je přirozené obsazení energetických hladin látkových částic? (Při dané teplotě a daném počtu částic ve zkoumaném objemu látky: koncentrace částic s vyšší energií je větší nebo menší než koncentrace částic s nižší energií?) 9. Vyjádřete reálnou vlnovou funkci pomocí komplexní funkce.. Definujte vektorový a skalární součin dvou vektorů v třírozměrném prostoru. (Souřadnicová soustava je pravoúhlá xyz.). Vypočítejte integrál. Vypočítejte integrál T sin ωtdt, když ω π T T /4. sinωtdt, když ω π T. 3. Čemu je rovna derivace x podle x?

10 8 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Úvodní přednáška Cíle kapitoly: Cílem úvodní kapitoly je objasnit charakteristiku optoelektroniky a ukázat typické vlastnosti laserového záření. Do této kapitoly je zařazen stručný přehled historie vývoje optoelektroniky a uvedeny jsou výhody a nevýhody optoelektronických systémů. Přehledně v části. b) je uvedena náplň celého předmětu.. Charakteristika optoelektroniky Optoelektronika je technický obor, který se zabývá aplikacemi jevů plynoucích z interakce optického záření a látky. Základními technickými prostředky optoelektroniky jsou elektroluminiscenční diody, laserové diody, fotodiody, optická vlákna, displeje z kapalných krystalů a pod. a) Vývoj oboru optoelektroniky Jev interakce optického záření a látky je kvantové povahy a k jeho objasnění je potřebná kvantová teorie. Vznik kvantové teorie je spojený s objevem energetických kvant elektromagnetických vln (Planck, 9) a světelných částic fotonů (Einstein, 95). Max Planck (Nobelova cena 98) Albert Einstein (Nobelova cena 9) Pro energii fotonu ε a hybnost fotonu p platí h ε h ν ω ; p ; p k, (. ) λ kde h Planckova konstanta ( h 6,63 x -34 J.s - redukovaná Planckova konstanta (,5 x -34 J.s ν - frekvence světelné vlny ω - úhlová frekvence světelné vlny λ - délka vlny k - vlnový vektor

11 Optoelektronika 9 Rovinnou optickou vlnu pro intenzitu pole E lze vyjádřit vztahem ( k. r ω + δ ) E( r, t) Asin t (. ) kde ( k r. ω t + δ ) představuje fázi vlny, r je polohový vektor, t je čas, A je vektor amplitudy a δ je konstantní fázový člen. Veličiny k a ω ze vztahu (.) lze použít pro vyjádření ε a p podle vztahu (.). Kvantová teorie objasňuje nejen částicový charakter vln elektromagnetického pole, ale i vlnový charakter látkových částic (Louis de Broglie, 94). Částici s energií E a hybností p lze přisoudit skalární vlnu (vlnovou funkci) s frekvencí ν j. Ψˆ ( r, t) Ae E h, resp. ( p r Et ) ω E h, vlnovou délkou λ a vlnovým vektorem p (.3 ) p k. Luis de Broglie (Nobelova cena 99) Max Born (Nobelova cena 949) Vlny přiřazené látkovým částicím mají statistický význam (Born, 96), který lze vysvětlit následujícím způsobem: Vlnová funkce se vyjádří součinem dvou funkcí (separace proměnných) ˆ Ψ. (.4 ) ( r, t) ψˆ ( r ) fˆ( t) Pro vlnovou funkci závislou jen na souřadnicích prostoru platí ψ ˆ ( r ) dv dw ( r ) ; (.5 ) dw vyjadřuje pravděpodobnost výskytu částice v elementárním objemu dv, jehož poloha v prostoru je určena polohovým vektorem r.

12 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Vznik oboru kvantové elektroniky je spojený s konstrukcí prvního kvantového generátoru. Kvantová elektronika je obor vědy a techniky, zabývající se metodami zesilování a generace elektromagnetických vln na základě stimulované emise. Základními technickými prostředky kvantové elektroniky jsou lasery a masery. MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Konstruktéry prvního maseru (čpavkového, NH 3 ) jsou A. Prochorov, N. Basov a Charles H. Townes (954). Vznik optoelektroniky (96) je spojený s konstrukcí prvního laseru (rubínového). Konstruktérem tohoto laseru je Theodor Harold Maiman. LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Charles H. Townes (Nobelova cena udělena společně s Prochorovem a Basovem v roce 964) Theodor Harold Maiman konstruktér prvního laseru (96) Vznik optických komunikací (97) je spojený se zvládnutím výroby elektroluminiscenčních diod, laserových diod, fotodiod a optických vláken s přijatelnou hodnotou koeficientu útlumu (α < db/km; 97). V oboru optických vláken jsou významné práce C. K. Kaa a George Hockhama z roku 966, ve kterých byla prokázána možnost zhotovení optických vláken vhodných pro optické komunikace. Charles Kao při práci ve své laboratoři ve městě Harlow, Anglie, 966

13 Optoelektronika Hlavními aplikacemi optoelektroniky jsou: optické komunikace (světlovodné, bezkabelové, kosmické), optická výpočetní technika (optická a holografická propojení a spínání), měřicí a řídicí technika (vysoce citlivé optické senzory), zobrazovací technika (displeje pro zobrazování stavů a procesů). b) Náplň předmětu optoelektroniky Úvodní přednáška. Historické aspekty optoelektroniky. Charakteristika optoelektroniky. Základní vlastnosti laserového záření. Přehled nejvýznamnějších aplikací optoelektroniky. Výhody optické komunikace. Metrologické aspekty optoelektroniky. Optická intenzita a vektor intenzity elektrického pole. Radiometrické a fotometrické veličiny. Základní vlastnosti lidského oka. Bezpečná práce z hlediska zdraví očí a pokožky v optoelektronické laboratoři. 3 Interference optických vln a interferometry. Interference a koherence optických vln. Fabryův-Perotův interferometr a optická spektrální analýza. Sagnacův interferometr a optoelektronický gyroskop. 4 Holografie a interferometrie optických vln. Interference optických vln při holografii. Holografická rovnice. Holografický záznam informace. Konstrukce a rekonstrukce hologramu. 5 Optická difrakce. Skalární teorie difrakce. Difrakční integrál a jeho aproximace. Fraunhoferova difrakce na kruhovém otvoru. Souvislost Fraunhoferovy difrakce a Fourierovy transformace. Optické procesory. 6 Optické rezonátory. Aplikace Fabryova - Perotova interferometru v optickém rezonátoru. Druhy optických rezonátorů. Stabilita optických rezonátorů. Charakteristika modů (podélných, příčných). Parametry Gaussova svazku. 7 Lasery - I. Rozdělovací funkce. Interakce optického záření a látky. Planckův zákon záření. Přechody mezi kvazistacionárními stavy. Funkce tvaru spektrální čáry Buzení aktivní látky. 8 Lasery - II. Podmínky laserové generace. Kinetické rovnice. Tříhladinový a čtyřhladinový systém. Rychlost buzení a výkon laseru. Ztráty v laseru. Šířka rezonanční čáry. Druhy laserů a jejich aplikace. 9 Polovodičová optoelektronika. Elektroluminiscenční diody, laserové diody. Fotodiody PIN a lavinové fotodiody. Princip činnosti, konstrukce, parametry. Elektronické obvody optických vysílačů a přijímačů. Optická vlákna. Princip šíření světla v optických vláknech. Druhy optických vláken a jejich základní parametry. Příčiny útlumu a disperze optických vláken. Technologie výroby optických vláken. Optické komunikační systémy. Druhy optických komunikačních systémů a optický signál. Modulace, kódování. Šumy v optických spojích. Energetická bilance optického spoje. Optické bezkabelové spoje. Atmosférické přenosové prostředí, útlum, turbulence, přerušování svazku. Skladba optického bezkabelového spoje, energetická bilance spoje, charakteristika, použití. 3 Optické sítě. Prvky optické sítě. Architektura optických sítí. Kosmické projekty. Podmořské kabely. Spolupráce optických a družicových spojů. Městské a místní sítě s využitím optických bezkabelových spojů. Internet.

14 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně c) Zásadní výhody a problémy optoelektronických systémů: Výhody: galvanické oddělení elektronických bloků odolnost proti vnějšímu elektromagnetickému rušení vysoká výkonová dynamika systému vysoká přenosová rychlost komunikačních systémů vysoká citlivost senzorů vysoká přesnost naváděcích systémů aplikace optických vláken (malý útlum, odolnost proti chemickým vlivům) aplikace optických bezkabelových spojů (absence legislativních překážek) Problémy: potřeba určité opatrnosti při práci s optickým vláknem a laserem relativně vysoká cena optovláknových konektorů oproti radiovým spojům větší závislost kvality přenosu na stavu počasí. Základní vlastnosti optického záření a) Některé veličiny popisující optické záření Rozsah optické oblasti spektra záření: ν [Hz] rent. zář. (UV) optická oblast spektra (IR) radiová obl. λ [m] přechody vnějších elektronů v atomu kmity molekul rotace molekul V optice se volí znaménko fáze v časovém fázovém členu se znaménkem minus: Přímá postupná vlna se pak vyjádří takto: ωt. E Asin( k. r ω t + δ ) (.6 ) nebo v komplexním tvaru ˆ E Ae j( k. r ω t + δ ) (.7 )

15 Optoelektronika 3 a platí následující vztahy: ω πν o k k. x x + k. y π π kx ; k y ; k λx λy o o r x. x + y. y + z. z y o + k. z z z o o π λ z c c λν; λ ; ν c c dλ dν; λ ν ν 8 (c 3. m/s) ν ; Vlna daná vtahem (.6) nebo (.7) není modulovaná žádným signálem. Frekvence nosné optické vlny se značí ν. V případě modulace optické vlny nějakým signálem je nutno zvažovat frekvence tvořící spektrum tohoto signálu s označením f. E je intenzita elektrického pole. Optická intenzita se značí I a platí I Π Π E H (.8 ) kde Π je Poyntingův vektor a H je intenzita magnetického pole. Lze odvodit, že I cε n E cε na A Z n ; (Z 377 Ω), (.9 ) kde c je rychlost světla ve vakuu, ε je absolutní permitivita vakua, n je absolutní index lomu prostředí a Z je impedance vakua. b) Základní vlastnosti laserového záření Vysoká směrovost! w Σ svazek laser k, k x y Ω << k z sr; θ 6 3 rad π Ω ϕ πθ 4 Vysoká zář (L)! Vysoký stupeň monochromatičnosti! ν ν λ < 3 λ

16 4 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Všechny uvedené vlastnosti mají základ ve vysoké časové a prostorové koherenci laserového záření. c) Porovnání optických a radiových (nebo metalických) komunikačních systémů Vysoká frekvence a vysoká koherence optické nosné vlny mají za důsledek: zvětšení dosahu světlovodného spoje zvýšení informační kapacity optického spoje (vysoká přenosová rychlost) zvýšení spolehlivosti (vysoká výkonová a spektrální systémová rezerva) Shrnutí kapitoly V úvodní kapitole byla pozornost soustředěna na objasnění optoelektroniky, předmětu jejího zkoumání, náplně výuky optoelektroniky a a stručnému přehledu její historie. Ukázány byly základní vlastnosti laserového záření a zmíněny byly hlavní výhody optoelektronických systémů. Řešené příklady Příklad.: Vztah mezi optickou intenzitou a amplitudou optické vlny Vypočítejte číselnou hodnotu amplitudy rovinné optické vlny šířící se ve vakuu, je-li její optická intenzita I 3 mw/mm. Řešení Platí: A I n ; Z Ze zadání plyne: n ; Z 377 Ω; I 3 mw/mm 3. 3 W/m ; Po úpravě výchozího vztahu je A. 3 IZ ,5 kv/m Číselná hodnotu amplitudy rovinné optické vlny je,5 kv/m. Příklad.: Šířka spektrální čáry Zadaná je délka vlny laserového záření (λ 85 nm) a šířka spektrální čáry v nanometrech ( λ nm). Určete šířku spektrální čáry ν (v GHz), šíří-li se optická vlna v prostředí s indexem lomu n,5. Řešení Platí: ν ν λ ; c n

17 Optoelektronika 5 c n a také: ν. λ Po dosazení a úpravě platí Po dosazení číselných hodnot je ν c n λ c n λ λ c n λ c n 3. m.s ν λ,5.85 ( m) 8-9 λ. m 554GHz 9 Číselná hodnota šířky spektrální čáry je 554 GHz. Příklad.3: Zář laseru Vypočítejte zář laseru L, jehož výkon je mw, šířka svazku vystupujícího z laseru je mm a divergence svazku je mrad. Řešení dφ Zář je definovaná vztahem L dsd Ω, kde dφ elementární optický výkon vyzařovaný kolmo z elementární plochy ds a dω prostorová úhlová šířka svazku. Za předpokladu, že intenzita vyzařování laseru je rovnoměrně rozložena v průřezu dφ Φ Φ svazku, platí L, dsd π w π w θ Ω Ω kde w pološířka svazku a θ je úhel divergence svazku. Po dosazení číselných hodnot je W W.m.sr. 6 6 L π m. sr Zář daného laseru je přibližně L W.m.sr. Kontrolní otázky. Jak se vyjádří hmotnost fotonu a jak se vyjádří hybnost fotonu?. Co je fáze vlny?.3 Jaké jsou dvě základní výhody optických komunikačních systémů?

18 6 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Metrologické aspekty optoelektroniky Cíle kapitoly: Cílem kapitoly je objasnit pojem optické vlny a ukázat druhy modulací používaných v optických komunikacích. Ukázána je odlišnost veličin intenzity pole a optické intenzity. Uveden je přehled radiometrických a fotometrických veličin.. Světelné vlny a optický signál a) Základní představy Světlo je ve své podstatě elektromagnetické vlnění; částice (fotony) jsou světlu přiřazeny, aby bylo možno objasnit kvantové jevy světla při generaci a detekci. Pro představu vlnových procesů, které při šíření světelné vlny nastávají, by bylo potřebné použít animaci. Při tištěném textu je nutno se omezit vždy jen na některou dílčí závislost (viz Obr..). E x z konst E x t konst ωt kz δ t δ z Obrázek.: Časové a prostorové rozložení vlny (předpokládá se rovinná uniformní vlna) Šíří-li se optická vlna ve směru z, je E z a souřadnice E x a E y je možno vyjádřit některým z následujících způsobů: Ex, y Ax, y sin( kz ωt + δ ) E, Re{ E, }; E (. ) x y x y x, y Ax, y exp[ j( kz ωt + δ )] kde E x, y jsou x-ová nebo y-ová souřadnice vektoru intenzity elektrického pole E( r, t), resp. ˆ komplexního vektoru intenzity elektrického pole E( r, t) a δ je konstantní fázový člen ( δ δ t + δ z ). Je třeba pečlivě rozlišovat veličiny komplexní, reálné, vektorové a skalární: Ê - komplexní vektor intenzity elektrického pole E - vektor intenzity elektrického pole (reálná veličina)

19 Optoelektronika 7 E, - složky vektoru intenzity elektrického pole (vektorové reálné veličiny) x E y E x, E y - souřadnice vektoru intenzity elektrického pole (skalární reálné veličiny) Veličiny E, E x, E y, E x, E y mohou být vyjádřeny v komplexním tvaru. Míra polarizace optické vlny se vyjadřuje poměrem absolutních hodnot souřadnic E x, E y resp. Ey a míra monochromatičnosti jedním z následujících výrazů: ; ; E x ν ω λ (Platí: ν ω λ ν ω λ.) ν ω λ Při popisování optické vlny a její modulace se rozlišují zejména dvě veličiny: intenzita elektrického pole (stručně intenzita pole) a optická intenzita. Intenzita pole Ê je veličinou vektorovou, obecně komplexní, silového charakteru a s optickými periodickými změnami řádu 4 Hz. Optická intenzita I je veličinou skalární, reálnou, energetického charakteru a časově středovanou vůči optickým změnám. b) Intenzita záření Pro vyjádření plošné hustoty výkonu optických vln se zavádí časově středovaná veličina vzhledem k vysokým optickým frekvencím optická intenzita T Π Π I dt ; [I] W.m -, (. ) čas T kde Π E H je Poyntingův vektor. Předpokládá se ideální rovinná vlna (mohochromatická, uniformní, lineárně polarizovaná) a ideální prostředí (homogenní izotropní dielektrikum). Po dosazení ( E H; ε E µ H ; µ ) je: T ε ε r εε r I Π E A µ T µ A εε r µ cε na, r sin ( kz ωt + ϕ) dt (.3 ) kde ε r - relativní permitivita, µ r - relativní permeabilita, n - absolutní index lomu prostředí; c a n ε r. ε µ

20 8 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně E x, Π, I Π E x A c ε na c ε na I t Obrázek.: Časové rozložení veličin, Π a I E x Uváží-li se nekonstantní plošné rozložení optické intenzity v určité ploše kolmé na směr šíření a připustí-li se navíc intenzitní modulaci vlny, je intenzita záření v obecném případě funkcí plochy a času I I( x, y, t); z konst (.4 ) c) Modulace světelné vlny Rozlišuje se modulace intenzity pole (koherentní modulace) a modulace optické intenzity (nekoherentní/intenzitní modulace, IM). Při modulaci intenzity pole lze rozlišit modulaci amplitudy (AM), frekvence (FM) nebo fáze (FáM). Veličiny, které se při jednotlivých způsobech modulují, jsou vyznačeny na vlnové rovnici E A sin[ kz ω t + ϕ( )] (.5 ) x, y x, y t FM FáM Integrací optické intenzity po ploše S kolmé na směr šíření se získá časově závislý optický výkon φ ( t ) I( x, y, t) ds S (.6 ) Časová závislost je zde uvažována vzhledem k modulačním změnám optické intenzity, nikoli vzhledem k vysoké frekvenci optické nosné vlny. Při vyjádření plošně středované optické intenzitu se použije výraz φ( t) I ( t) (.7 ) S Pro časově středovanou optickou intenzitu (středovanou vzhledem k modulačním změnám po nějakou charakteristickou dobu T) platí

21 Optoelektronika 9 I ( t) I( x, y, t) dt konst (.8 ) T T. Radiometrické a fotometrické veličiny a) Radiometrické veličiny Zářivou energii W příslušející časovému intervalu T lze vypočítat pomocí optického výkonu (nazývaného také zářivým tokem) integrací W [ W] J. φ ( t)dt; (.9 ) Τ Zářivá energie se může vztáhnout k jednotce objemu a definuje se objemová hustota zářivé energie w vztahem d 3 W w ;[ w] J.m. (. ) dv Zářivou energii příslušející objemu V lze pak vyjádřit integrací W wdv. V (. ) Pro vyjádření spektrálních vlastností záření je užitečné definovat zářivou energii vztaženou na jednotkový interval vlnových délek s názvem spektrální zářivá energie výrazem W λ dw ; Wλ J.m. dλ (. ) Všechny radiometrické i fotometrické veličiny, které budou vztaženy na jednotkový interval vlnových délek, se budou nazývat spektrální a u označení veličiny se přidá index λ (případně ν nebo ω). Pomocí spektrální zářivé energie lze zářivou energii připadající na interval vlnových délek (λ, λ ) vyjádřit integrálem λ λ λ ( λ) dλ. W W (.3 ) Zářivý tok vztažený na jednotku plochy, z níž je vyzařovaný, se nazývá intenzitou vyzařování s označením M. Zářivý tok vztažený na jednotku plochy, která je ozařována (záření na ni dopadá), se nazývá ozářením s označením E. Matematickým vyjádřením je

22 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně M nebo E i dφ ; i ds [ M nebo E ] W.m, (.4 ) kde ds je element plochy. Index i je připojen, aby se vyloučila záměna veličiny ozáření E i s energií E. Prostorový úhel, v němž se zářivá energie šíří, není u veličin M a E i stanoven. Bude-li zdrojem záření výstupní apertura laseru, bude se záření šířit v malém prostorovém úhlu s hodnotu např. mrad. Pro zářivou difúzní plochu nebo oblohu se bude prostorový úhel blížit hodnotě π. Veličiny M a E i ohodnocují energeticky plošné zdroje nebo ozařované plochy. K ohodnocení bodového zdroje je vhodné definovat další veličinu zářivost I i vztahem d i φ I i ; I dω [ ] W.sr, (.5 ) kde d Ω je element prostorového úhlu, obsahující odpovídající elementární část zářivého toku dφ. Index i je připojen, aby se vyloučila záměna veličiny zářivosti I i s optickou intenzitou I. Ve vyjádření zářivosti je zářivý tok vztažen k jednotce prostorového úhlu. Ve vyjádření optické intenzity je zářivý tok vztažen k jednotce plochy, postavené kolmo na směr šíření. Poslední radiometrickou veličinou, které je nutno věnovat pozornost, je zář L. Zář je zářivý tok vztažený k jednotce zdánlivé plochy a jednotce prostorového úhlu. Element zdánlivé plochy d S je průmět elementu skutečné plochy d S do roviny kolmé k vyšetřovanému směru záření a platí ds ds cosθ, (.6 ) kde θ je úhel mezi normálou skutečné plochy ds a směrem pozorování této plochy. Situace je znázorněna na Obrázek.3 a matematické vyjádření definice je Φ L ; L dsdωcosθ d [ ] W.m.sr. (.7 ) Plocha S může být plochou, která záření emituje nebo rozptyluje (je-li sama už nějakým jiným optickým zdrojem ozařována). Zář je lokální veličinou. S dω dφ ds θ n Obrázek.3: Záření plošného zdroje

Charakteristiky optického záření

Charakteristiky optického záření Fyzika III - Optika Charakteristiky optického záření / 1 Charakteristiky optického záření 1. Spektrální charakteristika vychází se z rovinné harmonické vlny jako elementu elektromagnetického pole : primární

Více

Optika pro mikroskopii materiálů I

Optika pro mikroskopii materiálů I Optika pro mikroskopii materiálů I Jan.Machacek@vscht.cz Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha +42-0- 22044-4151 Osnova přednášky Základní pojmy optiky Odraz a lom světla Interference, ohyb a rozlišení optických

Více

Světlo jako elektromagnetické záření

Světlo jako elektromagnetické záření Světlo jako elektromagnetické záření Základní pojmy: Homogenní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti jsou ve všech místech v prostředí stejné. Izotropní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti

Více

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník VLNOVÁ OPTIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník Vlnová optika Světlo lze chápat také jako elektromagnetické vlnění. Průkopníkem této teorie byl Christian Huyghens. Některé jevy se dají

Více

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška FYZIKA II Marek Procházka 1. Přednáška Historie Dělení optiky Základní pojmy Reflexe (odraz) Refrakce (lom) jevy na rozhraní dvou prostředí o různém indexu lomu. Disperze (rozklad) prostorové oddělení

Více

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Vznik a šíření elektromagnetických vln Vznik a šíření elektromagnetických vln Hlavní body Rozšířený Coulombův zákon lektromagnetická vlna ve vakuu Zdroje elektromagnetických vln Přehled elektromagnetických vln Foton vlna nebo částice Fermatův

Více

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech Úkoly měření: 1. Odhad rozměrů mikro-objektů z informací uváděných výrobcem. 2. Záznam difrakčních obrazců (difraktogramů) vzniklých interakcí laserového

Více

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II Fyzika II Marek Procházka Vlnová optika II Základní pojmy Reflexe (odraz) Refrakce (lom) jevy na rozhraní dvou prostředí o různém indexu lomu. Disperze (rozklad) prostorové oddělení složek vlnění s různou

Více

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu Otázky z optiky Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu ) o je světlo z fyzikálního hlediska? Jaké vlnové délky přísluší viditelnému záření? - elektromagnetické záření (viditelné záření) o vlnové délce

Více

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA OPTIKA ZÁKLADNÍ POJMY Optika a její dělení Světlo jako elektromagnetické vlnění Šíření světla Odraz a lom světla Disperze (rozklad) světla OPTIKA

Více

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5 MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5 Ondřej Votava J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry AS ČR Opakování z minula Light Amplifier by Stimulated

Více

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ (c) -2008, ACH/IM BLOKOVÉ SCHÉMA: (a) emisní metody (b) absorpční metody (c) luminiscenční metody U (b) monochromátor často umístěn před kyvetou se vzorkem. Části

Více

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny Elektromagnetické vlny Optika, část fyziky zabývající se světlem, patří spolu s mechanikou k nejstarším fyzikálním oborům. Podle jedné ze starověkých teorií je světlo vyzařováno z oka a oko si jím ohmatává

Více

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz - - - 1 -

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz - - - 1 - Geometrická optika Optika je část fyziky, která zkoumá podstatu světla a zákonitosti světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky. Světlo je elektromagnetické

Více

Fabry Perotův interferometr

Fabry Perotův interferometr Fabry Perotův interferometr Princip Dvě zrcadla jsou sestavena tak aby tvořila tzv. Fabry Perotův interferometr, s jehož pomocí je vyšetřován svazek paprsků vycházejících z laseru. Při experimentu se pohybuje

Více

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III Úloha č. IV Název: Měření fotometrického diagramu. Fotometrické veličiny a jejich jednotky Pracoval: Jan Polášek stud.

Více

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením. Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením. Na čem závisí účinnost vedení? účinnost vedení závisí na činiteli útlumu β a na činiteli odrazu

Více

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis Ivana Krestýnová, Josef Zicha Abstrakt: Absolutní vlhkost je hmotnost

Více

Digitální učební materiál

Digitální učební materiál Číslo projektu Název projektu Číslo a název šablony klíčové aktivity Digitální učební materiál CZ.1.07/1.5.00/3.080 Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT III/ Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím

Více

28 NELINEÁRNÍ OPTIKA. Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika

28 NELINEÁRNÍ OPTIKA. Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika 336 28 NELINEÁRNÍ OPTIKA Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika Světelná vlna (jako každá jiná vlna) vyjádřená ve tvaru y=y o sin (út - ) je charakterizována základními charakteristikami:

Více

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Optické zobrazování Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Základní pojmy Optické zobrazování - pomocí paprskové (geometrické) optiky - využívá model světelného

Více

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát Michal Veselý, 00 Základní části fotografického aparátu tedy jsou: tělo přístroje objektiv Pochopení funkce běžných objektivů usnadní zjednodušená představa, že objektiv jako celek se chová stejně jako

Více

- Ideálně koherentním světelným svazkem se rozumí elektromagnetické vlnění o stejné frekvenci, stejném směru kmitání a stejné fázi.

- Ideálně koherentním světelným svazkem se rozumí elektromagnetické vlnění o stejné frekvenci, stejném směru kmitání a stejné fázi. P7: Optické metody - V klasické optice jsou interferenční a difrakční jevy popisovány prostřednictvím ideálně koherentních, ideálně nekoherentních, později také částečně koherentních světelných svazků

Více

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH MECHANIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA ELEKTŘINA A MAGNETISMUS KMITÁNÍ A VLNĚNÍ OPTIKA FYZIKA MIKROSVĚTA ODRAZ A LOM SVĚTLA 1) Index lomu vody je 1,33. Jakou rychlost má

Více

Elektromagnetické vlnění

Elektromagnetické vlnění Elektromagnetické vlnění kolem vodičů elmag. oscilátoru se vytváří proměnné elektrické i magnetické pole http://www.walter-fendt.de/ph11e/emwave.htm Radiotechnika elmag vlnění vyzářené dipólem můžeme zachytit

Více

Přednáška č.14. Optika

Přednáška č.14. Optika Přednáška č.14 Optika Obsah základní pojmy odraz a lom světla disperze polarizace geometrická optika elektromagnetické záření Světlo = elektromagnetické vlnění o vlnové délce 390nm (fialové) až 790nm (červené)

Více

Charakteristiky optoelektronických součástek

Charakteristiky optoelektronických součástek FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Spolupracoval Jan Floryček Jméno a příjmení Jakub Dvořák Ročník 1 Měřeno dne Předn.sk.-Obor BIA 27.2.2007 Stud.skup. 13 Odevzdáno dne Příprava Opravy Učitel

Více

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO 1. Jednotky a veličiny soustava SI odvozené jednotky násobky a díly jednotek skalární a vektorové fyzikální veličiny rozměrová analýza 2. Kinematika hmotného bodu základní pojmy kinematiky hmotného bodu

Více

M I K R O S K O P I E

M I K R O S K O P I E Inovace předmětu KBB/MIK SVĚTELNÁ A ELEKTRONOVÁ M I K R O S K O P I E Rozvoj a internacionalizace chemických a biologických studijních programů na Univerzitě Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.0066

Více

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011 Laserové technologie v praxi I. Přednáška č. Fyzikální princip činnosti laserů Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 0 LASER kvantový generátor světla Fyzikální princip činnosti laserů LASER zkratka

Více

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ Úloha č. 7a STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ ASEROVÉHO ZÁŘENÍ ÚKO MĚŘENÍ: 1. Na stínítku vytvořte difrakční obrazec difrakční mřížky, štěrbiny a vlasu. Pro všechny studované objekty zaznamenejte pomocí souřadnicového

Více

Její uplatnění lze nalézt v těchto oblastech zkoumání:

Její uplatnění lze nalézt v těchto oblastech zkoumání: RADIOMETRIE, FOTOMETRIE http://cs.wikipedia.org/wiki/kandela http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/12_energie/12_energie.htm M. Vrbová, H. Jelínková, P. Gavrilov. Úvod do laserové techniky, skripta ČVUT,

Více

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin FSI UT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin OSNOA 11. KAPITOLY Úvod do měření světelných

Více

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí Rovinné vlny 1 Při diskusi o řadě jevů je výhodné vycházet z rovinných vln. Vlny musí splňovat Maxwellovy rovnice

Více

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III Úloha č. XXVI Název: Vláknová optika Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009 Odevzdal dne: Možný počet bodů

Více

Akustika. Rychlost zvukové vlny v v prostředí s hustotou ρ a modulem objemové pružnosti K

Akustika. Rychlost zvukové vlny v v prostředí s hustotou ρ a modulem objemové pružnosti K zvuk každé mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem akustika zabývá se fyzikálními ději spojenými se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním

Více

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Fyzika.

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Fyzika. 4.8.13. Fyzikální seminář Předmět Fyzikální seminář je vyučován v sextě, septimě a v oktávě jako volitelný předmět. Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu Fyzikální seminář vychází ze vzdělávací oblasti

Více

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ (2.5, 2.6 a 2.7) Ing. Pavel VYLEGALA 2014 Optické snímače Optiky umožňuje konstrukci miniaturních snímačů polohy s vysokou rozlišovací schopností (řádově jednotky

Více

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014 Úvod, optické záření Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014 Materiál je pouze grafickým podkladem k přednášce a nenahrazuje výklad na vlastní

Více

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb 1 7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA Interference Ohyb Polarizace Co je to ohyb? 27.2 Ohyb Ohyb vln je jev charakterizovaný odchylkou od přímočarého šíření vlnění v témže prostředí. Ve skutečnosti se nejedná o nový jev

Více

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM Difrakce (ohyb) světla je jedním z několika projevů vlnových vlastností světla. Z těchto důvodů světlo při setkání s překážkou nepostupuje dále vždy

Více

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ P. Novák, J. Novák Katedra fyziky, Fakulta stavební, České vysoké učení technické v Praze Abstrakt V práci je popsán výukový software pro

Více

Theory Česky (Czech Republic)

Theory Česky (Czech Republic) Q3-1 Velký hadronový urychlovač (10 bodů) Než se do toho pustíte, přečtěte si prosím obecné pokyny v oddělené obálce. V této úloze se budeme bavit o fyzice částicového urychlovače LHC (Large Hadron Collider

Více

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: 1. 10. 2012. Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: 1. 10. 2012. Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: 1. 10. 2012 Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C Ročník: II. Fyzika Vzdělávací oblast: Přírodovědné vzdělávání Vzdělávací obor: Fyzika Tematický okruh:

Více

Spektrální charakteristiky

Spektrální charakteristiky Spektrální charakteristiky Cíl cvičení: Měření spektrálních charakteristik filtrů a zdrojů osvětlení 1 Teoretický úvod Interakcí elektromagnetického vlnění s libovolnou látkou vzniká optický jev, který

Více

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie Spektrometrické metody Reflexní a fotoakustická spektroskopie odraz elektromagnetického záření - souvislost absorpce a reflexe Kubelka-Munk funkce fotoakustická spektroskopie Měření odrazivosti elmg záření

Více

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Vlnové vlastnosti světla difrakce, laser

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Vlnové vlastnosti světla difrakce, laser FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Petr Švaňa Ročník 1 Předmět IFY Kroužek 38 ID 155793 Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Lukáš Teuer 8.4.2013 22.4.2013 Příprava Opravy

Více

Lom světla na kapce, lom 1., 2. a 3. řádu Lom světla na kapce, jenž je reprezentována kulovou plochou rozhraní, je složitý mechanismus rozptylu dopada

Lom světla na kapce, lom 1., 2. a 3. řádu Lom světla na kapce, jenž je reprezentována kulovou plochou rozhraní, je složitý mechanismus rozptylu dopada Fázový Dopplerův analyzátor (PDA) Základy geometrické optiky Index lomu látky pro světlo o vlnové délce λ je definován jako poměr rychlosti světla ve vakuu k rychlosti světla v látce. cv n = [-] (1) c

Více

Maturitní otázky z předmětu FYZIKA

Maturitní otázky z předmětu FYZIKA Wichterlovo gymnázium, Ostrava-Poruba, příspěvková organizace Maturitní otázky z předmětu FYZIKA 1. Pohyby z hlediska kinematiky a jejich zákony Klasifikace pohybů z hlediska trajektorie a závislosti rychlosti

Více

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ MILOSLAV ŠVEC A JIŘÍ VONDRÁK APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA MODUL 01 OPTICKÁ ZOBRAZENÍ STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Více

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla Přírodní vědy moderně a interaktivně SEMINÁŘ FYZIKY Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla G Gymnázium Hranice Přírodní vědy moderně a interaktivně SEMINÁŘ FYZIKY Gymnázium G Hranice Test

Více

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami Aplikovaná optika Optika Geometrická optika Vlnová optika Kvantová optika - pracuje s čistě geometrickými představami - zanedbává vlnovou a kvantovou povahu světla - elektromagnetická teorie světla -světlo

Více

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky. Základní otázky pro teoretickou část zkoušky. Platí shodně pro prezenční i kombinovanou formu studia. 1. Síla současně působící na elektrický náboj v elektrickém a magnetickém poli (Lorentzova síla) 2.

Více

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA) Optoelektronika elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD Elektro-optické převodníky žárovka - nejzákladnější EO převodník nevhodné pro optiku široké spektrum vlnových délek vhodnost pro EO

Více

Zdroje optického záření

Zdroje optického záření Metody optické spektroskopie v biofyzice Zdroje optického záření / 1 Zdroje optického záření tepelné výbojky polovodičové lasery synchrotronové záření Obvykle se charakterizují zářivostí (zářivý výkon

Více

Fyzika aplikovaná v geodézii

Fyzika aplikovaná v geodézii Průmyslová střední škola Letohrad Vladimír Stránský Fyzika aplikovaná v geodézii 1 2014 Tento projekt je realizovaný v rámci OP VK a je financovaný ze Strukturálních fondů EU (ESF) a ze státního rozpočtu

Více

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika Fyzika pro střední školy II 84 R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A R10.1 Fotovoltaika Sluneční záření je spojeno s přenosem značné energie na povrch Země. Její velikost je dána sluneční neboli solární

Více

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření OPTIKA = část fyziky, která se zabývá světlem Studuje zejména: vznik světla vlastnosti světla šíření světla opt. přístroje (opt. soustavami) Otto Wichterle (gelové kontaktní čočky) Světlo 1) Světlo patří

Více

Stručný úvod do spektroskopie

Stručný úvod do spektroskopie Vzdělávací soustředění studentů projekt KOSOAP Slunce, projevy sluneční aktivity a využití spektroskopie v astrofyzikálním výzkumu Stručný úvod do spektroskopie Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí,

Více

Geometrická optika. Vnímání a měření barev. světlo určitého spektrálního složení vyvolá po dopadu na sítnici oka v mozku subjektivní barevný vjem

Geometrická optika. Vnímání a měření barev. světlo určitého spektrálního složení vyvolá po dopadu na sítnici oka v mozku subjektivní barevný vjem Vnímání a měření barev světlo určitého spektrálního složení vyvolá po dopadu na sítnici oka v mozku subjektivní barevný vjem fyzikální charakteristika subjektivní vjem světelný tok subjektivní jas vlnová

Více

Jednoduchý elektrický obvod

Jednoduchý elektrický obvod 21 25. 05. 22 01. 06. 23 22. 06. 24 04. 06. 25 28. 02. 26 02. 03. 27 13. 03. 28 16. 03. VI. A Jednoduchý elektrický obvod Jednoduchý elektrický obvod Prezentace zaměřená na jednoduchý elektrický obvod

Více

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 11.3.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 11.3.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Petr Švaňa Ročník 1 Předmět IFY Kroužek 38 ID 155793 Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Ladislav Šulák 25.2.2013 11.3.2013 Příprava Opravy

Více

Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze

Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze Osnova přednášky na 31 kolokviu Krystalografické společnosti Výpočetní metody v rtg a neutronové strukturní analýze Nové Hrady, 16 20 6 2003 Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze

Více

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Vlnění Vhodíme-li na klidnou vodní hladinu kámen, hladina se jeho dopadem rozkmitá a z místa rozruchu se začnou

Více

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený Jan Olbrecht Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený Jaký typ lomu nastane při průchodu světla z opticky

Více

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika ODRAZ A LOM SVĚTLA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika Odraz světla Vychází z Huygensova principu Zákon odrazu: Úhel odrazu vlnění je roven úhlu dopadu. Obvykle provádíme konstrukci pomocí

Více

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem Optické přístroje a soustav Geometrická optika převážně jsou založen na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fzikálním polem Důsledkem této t to interakce je: změna fzikáln lních vlastností

Více

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Number: 1 1 5 Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně Measurement of the optial intensity distribution at the far field Jan Vitásek 1, Otakar Wilfert, Jan

Více

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. PSK1-14 Název školy: Autor: Anotace: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka Optické zdroje a detektory Vzdělávací oblast: Informační a komunikační technologie Předmět:

Více

Lasery základy optiky

Lasery základy optiky LASERY Lasery se staly jedním ze základních nástrojů moderních strojírenských technologií. Optimální využití laserových technologií předpokládá znalosti o jejich principech a o vlastnostech laserového

Více

Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie

Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie přednášející: Zdeněk Bochníček Tento text obsahuje příklady ke cvičení k předmětu F3100 Kmity, vlny, optika. Příklady jsou rozděleny

Více

Maturitní témata fyzika

Maturitní témata fyzika Maturitní témata fyzika 1. Kinematika pohybů hmotného bodu - mechanický pohyb a jeho sledování, trajektorie, dráha - rychlost hmotného bodu - rovnoměrný pohyb - zrychlení hmotného bodu - rovnoměrně zrychlený

Více

1 Rezonátorová optika

1 Rezonátorová optika 1 Rezonátorová optika Optické rezonátory jsou zařízení, ve kterých lze akumulovat optickou energii. Mohou také působit jako frekvenční filtr. Obojího se využívá v laseru, kde je aktivní prostředí, které

Více

25 ELEKTROMAGNETICKÉ VLNĚNÍ

25 ELEKTROMAGNETICKÉ VLNĚNÍ 300 25 ELEKTROMAGNETICKÉ VLNĚNÍ Teoretický důkaz existence elektromagnetického vlnění Vlastnosti elektromagnetických vln Elektromagnetické záření - radiometrie, světlo - fotometrie Významným druhem vlnění

Více

Historie vláknové optiky

Historie vláknové optiky Historie vláknové optiky datuje se zpět 200 let, kde postupně: 1790 - franc. inženýr Claude Chappe vynalezl optický telegraf 1840 - Daniel Collodon a Jacque Babinet prokázali, že světlo může být vedeno

Více

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika Název vzdělávacího materiálu: Číslo vzdělávacího materiálu: Autor vzdělávací materiálu: Období, ve kterém byl vzdělávací materiál vytvořen: Vzdělávací oblast: Vzdělávací obor: Vzdělávací předmět: Tematická

Více

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis BRNO, 2009 1 Návrh a konstrukce dálkového spoje 1.1 Optická

Více

Lasery optické rezonátory

Lasery optické rezonátory Lasery optické rezonátory Optické rezonátory Optickým rezonátorem se rozumí dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Rezonátor je nezbytnou součástí laseru, protože

Více

Problémové okruhy ke zkoušce A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření ls 2014 Optické záření- základní vlastnosti optického záření a veličiny a

Problémové okruhy ke zkoušce A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření ls 2014 Optické záření- základní vlastnosti optického záření a veličiny a Problémové okruhy ke zkoušce A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření ls 2014 Optické záření- základní vlastnosti optického záření a veličiny a vztahy sloužící pro jeho popis (např. svítivost, zářivost,

Více

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku V tomto článku uvádíme shrnutí poznatků učiva II. ročníku

Více

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013 Lasery Biofyzikální ústav LF MU Elektromagnetické spektrum http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:elmgspektrum.png http://cs.wikipedia.org/wiki/ Soubor:Spectre.svg Bezkontaktní termografie 2 Součásti laseru

Více

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA ELEKTRICKÝ PROD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA 1 ELEKTRICKÝ PROD Jevem Elektrický proud nazveme usměrněný pohyb elektrických nábojů. Např.:- proud vodivostních elektronů v kovech - pohyb nabitých

Více

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření 4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření 4.4.1. Interference 1. Charakterizovat význačné vlastnosti koherentních paprsků.. Umět definovat optickou dráhu v souvislosti s dráhovým rozdílem a s fázovým

Více

Optika Elektromagnetické záření

Optika Elektromagnetické záření Elektromagnetické záření Záření, jehož energie se přenáší prostorem prostřednictvím elektromagnetického vlnění, nazýváme elektromagnetické záření. Ke svému šíření nepotřebuje látkové prostředí, může se

Více

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci. Znáš pojmy A. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci. Tenká spojka při zobrazování stačí k popisu zavést pouze ohniskovou vzdálenost a její střed. Znaménková

Více

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1 Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1 Ing. Jakub Ulmann Zobrazování optickými soustavami 1. Optické

Více

Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení

Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení Technický seminář Centra digitální optiky Vedoucí balíčku (PB4): prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. Zpracoval: Petr Bouchal Řešitelské organizace:

Více

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte, 1 Pracovní úkol 1. Změřte současně světelnou i voltampérovou charakteristiku polovodičového laseru. Naměřené závislosti zpracujte graficky. Stanovte prahový proud i 0. 2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte

Více

13. Spektroskopie základní pojmy

13. Spektroskopie základní pojmy základní pojmy Spektroskopicky významné OPTICKÉ JEVY absorpce absorpční spektrometrie emise emisní spektrometrie rozptyl rozptylové metody Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Více

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je: Přijímací zkouška na navazující magisterské studium - 16 Studijní program Fyzika - všechny obory kromě Učitelství fyziky-matematiky pro střední školy, Varianta A Příklad 1 (5 bodů) Jak dlouho bude padat

Více

Dualismus vln a částic

Dualismus vln a částic Dualismus vln a částic Filip Horák 1, Jan Pecina 2, Jiří Bárdoš 3 1 Mendelovo gymnázium, Opava, Horaksro@seznam.cz 2 Gymnázium Jeseník, pecinajan.jes@mail.com 3 Gymnázium Teplice, jiri.bardos@post.gymtce.cz

Více

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III. úlohač.20 Název: Stavba Michelsonova interferometru a ověření jeho funkce Pracoval: Lukáš Ledvina stud.skup.14 dne:3.3.2010

Více

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky 1. Fyzikální obraz světa - metody zkoumaní fyzikální reality, pojem vztažné soustavy ve fyzice, soustava jednotek SI, skalární a vektorové fyzikální veličiny, fyzikální

Více

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí Může kulová nádoba naplněná vodou sloužit jako optická čočka? Exponát demonstruje zaostření světla procházejícího skrz vodní kulovou čočku. Pohyblivý světelný

Více

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE OPTIKA OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE - jeden z nejstarších oborů yziky - studium světla, zákonitostí jeho šíření a analýza dějů při vzájemném působení světla a látky SVĚTLO elektromagnetické vlnění λ = 380 790

Více

Vybrané spektroskopické metody

Vybrané spektroskopické metody Vybrané spektroskopické metody a jejich porovnání s Ramanovou spektroskopií Předmět: Kapitoly o nanostrukturách (2012/2013) Autor: Bc. Michal Martinek Školitel: Ing. Ivan Gregora, CSc. Obsah přednášky

Více

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění 3..5 Odraz, lom a ohyb vlnění Předpoklady: 304 Odraz a lom vlnění na rozhranní dvou prostředí s různou rychlostí šíření http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=16.0 Rovinná vlna dopadá šikmo

Více

Tabulace učebního plánu. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Fyzika. Ročník: I.ročník - kvinta

Tabulace učebního plánu. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Fyzika. Ročník: I.ročník - kvinta Tabulace učebního plánu Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Fyzika Ročník: I.ročník - kvinta Fyzikální veličiny a jejich měření Fyzikální veličiny a jejich měření Soustava fyzikálních veličin a jednotek

Více

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty Fresnelův odraz: Otázka č. 4 Světlovodné přenosové cesty Princip šíření světla v optickém vlákně Odraz a lom světla: β α lom ke kolmici n n β α lom od kolmice n n Zákon lomu n sinα = n sin β Definice indexu

Více