Sylabus přednášky Kmity a vlny. Optika

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

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Optika pro mikroskopii materiálů I

Vlnění, optika a atomová fyzika (2. ročník)

OBECNÁ FYZIKA III (KMITY, VLNY, OPTIKA), FSI-TF-3

Maturitní témata profilová část

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Maturitní témata fyzika

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

Gymnázium, Havířov - Město, Komenského 2 MATURITNÍ OTÁZKY Z FYZIKY Školní rok: 2012/2013

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

Digitální učební materiál

Charakteristiky optického záření

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

M I K R O S K O P I E

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

Světlo x elmag. záření. základní principy

Maturitní otázky z předmětu FYZIKA

- studium jevů pozorovaných při průchodu světla prostředím: - absorpce - rozptyl (difúze) - rozklad světla

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

pro studijní obor optika

ŠVP Gymnázium Jeseník Seminář z fyziky oktáva, 4. ročník 1/5

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

Přednáška č.14. Optika

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

Maturitní temata z fyziky pro 4.B, OkB ve školním roce 2011/2012

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

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

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

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky

Elektromagnetické vlnění

FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA 2. VLNOVÁ OPTIKA

Zkušební požadavky k bakalářské zkoušce z fyziky pro obor Optika a optoelektronika. verze 4:

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY

Maturitní otázky z předmětu FYZIKA

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Optika Elektromagnetické záření

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Studijní opory s převažujícími distančními prvky pro předměty teoretického základu studia

MATURITNÍ TÉMATA Z FYZIKY

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


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

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

Fyzika II mechanika zkouška 2014

Fyzika opakovací seminář tematické celky:

OPTIKA. I. Elektromagnetické kmity

27. Vlnové vlastnosti světla

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

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

Interference vlnění

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Maturitní otázky z fyziky Vyučující: Třída: Školní rok:

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Mikroskopie a rentgenová strukturní analýza

Témata semestrálních prací:

Optika - základní pojmy

24. Elektromagnetické kmitání a vlnění

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

Fyzika aplikovaná v geodézii

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

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

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

5.3.5 Ohyb světla na překážkách

Úvod do laserové techniky

13. Vlnová optika I. Interference a ohyb světla

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

Optika. Zápisy do sešitu

MATURITNÍ OKRUHY Z FYZIKY

Úvod do laserové techniky

Světlo jako elektromagnetické záření

Hezká optika s LCD a LED

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

9. Geometrická optika

Praktikum školních pokusů 2

Typové příklady ke zkoušce z Fyziky II

Fyzikální podstata zvuku

Bodový zdroj světla A vytvoří svazek rozbíhajících se paprsků, které necháme projít optickou soustavou.

Sada Optika. Kat. číslo

Sylabus Praktika školních pokusů 2

Úvod do laserové techniky

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

laboratorní řád, bezpečnost práce metody fyzikálního měření, chyby měření hustota tělesa

Seznam součástek. A. Seznam prvků soupravy GON. Rozměry (cm) nebo Poloměry* (cm) Značka Název prvku

Zkušební požadavky k bakalářské zkoušce z fyziky pro studijní obor Obecná fyzika a matematická fyzika

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

Fyzika pro chemiky II. Jarní semestr Elektromagnetické vlny a optika Fyzika mikrosvěta Fyzika pevných látek. Petr Mikulík. Maloúhlový rozptyl

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Státní zkouška. Učitelství fyziky pro střední školy

Okruhy a otázky ke zkoušce

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

24. Elektromagnetické kmitání a vlnění

P5: Optické metody I

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

Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky

FYZIKA II Otázky ke zkoušce

Transkript:

Sylabus přednášky Kmity a vlny. Optika Semestr zimní 4/2 PS, (4 společné konzultace + 2 pracovní semináře po 4 hodinách) z, zk - 7 KB Doporučeno pro 2. rok bakalářského studia. A. Kmity a vlny 1. Volné kmity soustav s jedním stupněm volnosti D. Halliday a kol.: Fyzika 2, s. 410-423. A. Hlavička: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 574 597. Elektromagnetický oscilátor (LC obvod) viz zvláštní studijní text. Periodický pohyb, perioda, frekvence, počáteční fáze, amplituda. Volné kmity, harmonický pohyb - pohybová rovnice a její řešení (podélné kmity, závaží na pružině, matematické kyvadlo, LC obvod). Celková energie netlumených kmitů, vzájemné přeměny kinetické a potenciální energie. 2. Kmity tlumené. Kmity nucené, rezonance (amplitudová a rychlostní). D. Halliday a kol.: Fyzika 2, s. 423-426. A. Hlavička: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 599 602, 620 626. Kvasnica: Mechanika, s. 67-78. Tlumený kmitavý pohyb, aperiodický a mezní aperiodický pohyb. Nucené harmonické kmity, rezonance. 3. Superpozice dvou kmitů téhož směru, rázy, superpozice dvou kolmých kmitů. Fourierova analýza kmitů. Spřažené kmity. A. Hlavička.: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 602 619. Skládání kmitů téhož směru pro různé, stejné a blízké frekvence (rázy). Skládání kolmých kmitů. Fourierova analýza kmitů. Spřažené kmity. 4. Vlnění postupné a stojaté, interference vlnění. D. Halliday a kol.: Fyzika 2, s. 439-444, 448-458. A. Hlavička: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 630 637, 639-648. Postupné vlnění (podélné a příčné), rovnice postupné vlny, vlnová délka, fázová rychlost. Vznik stojatého vlnění, kmitna, uzel, chvění struny, tyče, vzduchového sloupce základní a vyšší harmonické frekvence. 5. Vlnová rovnice, energie postupného vlnění. Fázová a grupová rychlost. D. Halliday a kol.: Fyzika 2, s. 445-448. A. Hlavička: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 638-639, 663-669. P. Malý: Optika, s. 67-70. (V. Pilát: Kmitání a vlnění, s. 147-151.) Odvození vlnové rovnice, vlnoplocha, paprsek, rovinná a kulová vlna. Energie postupné vlny. Rychlost šíření vlnění (odvození pro strunu). Vztah mezi fázovou a grupovou rychlostí, normální a anomální disperze.

6. Huygensův-Fresnelův princip, odraz a lom vlnění. Dopplerův jev. A. Hlavička.: Fyzika pro pedagogické fakulty, s. 649-655, 659-663. Zvláštní studijní text. D. Halliday a kol.: Fyzika 2, s. 479-485. Formulace Huygensova-Fresnelova principu a jeho využití při odvození zákona odrazu a lomu. Dopplerův jev pro zvukovou vlnu - odvození vztahů pro změnu frekvence, Dopplerův jev u světla. B. Základní vlastnosti světla 7. Vývoj názorů na podstatu světla. Světlo jako elektromagnetická vlna. Rovinná harmonická vlna, polarizace. Hustota a tok energie, tlak záření. P. Malý: Optika, s. 11-15, 18-32, 33-35, 41-44. E. Klier: Optika, s. 27-33. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek: Základy fyziky II, s. 280-291. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 895-901. Přehled vývoje základních představ o podstatě světla. Popis světla jakožto elektromagnetické vlny, rovinná a kulová vlna, měření rychlosti světla. Rovinná harmonická vlna, její charakteristiky, druhy polarizace. Hustota a tok energie, tlak záření. C. Vlnová optika 8. Superpozice a interference světelných vln, Youngův pokus. E. Klier: Optika, s. 92-97. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 953-959. Odvození vztahů pro intenzitu pro případ koherentních a nekoherentních vln. Metody získávání koherentních svazků. Uspořádání Youngova pokusu, odvození interferenčních maxim a minim. 9. Interference na tenké vrstvě (Newtonovy kroužky). Interferometry. Princip holografie. E. Klier: Optika, s. 97-107. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 959-967. P. Malý: Optika, s. 80-82, 109-114. Odvození interferenčních maxim a minim pro tenkou vrstvu, vznik Newtonových kroužků (poloměry světlých a tmavých kroužků). Princip holografie (kvalitativně). Interferometry základní typy a užití. 10. Difrakce světla: Fraunhoferova difrakce na štěrbině, dvojštěrbině a mřížce. Fresnelova difrakce na stínítku s kruhovým otvorem. Charakteristiky spektrálních přístrojů. Difrakce na krystalech. P. Malý: Optika, s. 115-120. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 978-924. Rozlišení Fraunhoferova a Fresnelova ohybu. Ohyb na štěrbině odvození podmínky pro minimum. Ohyb na dvojštěrbině a na mřížce. Difrakce na kruhovém otvoru. Spektrální přístroje rozlišení. Rentgenová difrakce na krystalech.

D. Geometrická optika 11. Základní zákony geometrické optiky, Fermatův princip. Zobrazení rovinným zrcadlem. Minimální deviace hranolu. E. Klier: Optika, s. 162-168. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 921-924. Základní zákony geometrické optiky, Fermatův princip jeho důsledky, odvození zákona odrazu a lomu. Zobrazení rovinným zrcadlem a odraznými hranoly. Hranol lámavý úhel, odvození vztahu pro minimální deviaci hranolu. 12. Ideální zobrazení, kolineace jako model optického zobrazení. Newtonovy a čočkové zobrazovací rovnice. E. Klier: Optika, s. 168-174. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek, s. 422-434. Studijní text na webu. Základní pojmy - hlavní bod a rovina, uzlový bod, ohnisko, ohnisková rovina a ohnisková vzdálenost, příčné a úhlové zvětšení. Kolineace, zobrazovací rovnice (Newtonovy a čočkové). 13. Odraz a lom na kulové ploše, tenká a tlustá čočka. Centrované soustavy. Optické přístroje (lidské oko, lupa, mikroskop, dalekohled). Optické vady. E. Klier: Optika, s. 174-211. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 924-940. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek, s. 434-474. Zobrazení sférickým zrcadlem (duté a vypuklé), konstrukce obrazů. Zobrazení tenkými čočkami konstrukce obrazů, optická mohutnost. Otvorová a barevná vada a jejich korekce. Optické přístroje oko a jeho vady, lupa zvětšení lupy, mikroskop jeho části, zvětšení, dalekohledy druhy (Keplerův a Galileův dalekohled, triedr, zrcadlový dalekohled), jejich zvětšení. E. Fotometrie 14. Základní fotometrické pojmy, veličiny a jejich jednotky. Fotometry. E. Svoboda, E.: Přehled středoškolské fyziky, s. 392-395. Z. Horák, F. Krupka: Fyzika, s. 780-790. Fotometrické veličiny zářivý tok, svítivost. osvětlení, jednotky. Princip Bunsenova fotometru. F. Světlo v izotropním prostředí a na rovinném rozhraní dvou prostředí 15. Odraz a lom na rovinném rozhraní, Fresnelovy vzorce a jejich důsledky. Základy vláknové optiky. E. Klier: Optika, s. 34-43. D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 903-910. P. Malý: Optika, s. 319-324 (vláknová optika). Odraz a lom elektromagnetické vlny na rovinném rozhraní dvou dielektrik - odvození zákona odrazu a lomu. TE a TM vlna, odrazivost, propustnost, důsledky Fresnelových vzorců Brewsterův úhel, úplný odraz. Základy vláknové optiky (kvalitativně).

G. Světlo v anizotropním prostředí 16. Šíření světla anizotropním prostředím, jednoosé a dvojosé krystaly, dvojlom, polarizační zařízení - polarizační hranoly, polaroidy, čtvrtvlnová destička, umělý dvojlom, přirozená a umělá optická aktivita (tekuté krystaly). D. Halliday a kol.: Fyzika 4, s. 901-902. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek, s. 409-421. J. Bajer: Optika 2, s. 227-228. Co je dvojlom, řádný a mimořádný paprsek, optická osa, jednoosý a dvojosý krystal, popis polarizačního přístroje, čtvrtvlnová destička, optická aktivita látek tekuté krystaly. H. Kvantová optika 17. Vlnově-korpuskulární dualismus, fotony, fotoelektrický jev vnější a vnitřní. D. Halliday a kol.: Fyzika 5, s. 1034-1037. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek, s. 483-489. Zvláštní studijní text. Energie kvanta elmg. záření, Planckova konstanta, fotoelektrická emise, fotoelektrický proud u vnějšího fotoefektu, mezní frekvence, Einsteinův vztah pro fotoefekt, výstupní práce, fotonka, koncept fotonu, rozdíl mezi fotonem a elektronem. Vnitřní fotoelektrický jev, využití. 18. Comptonův jev. Teplotní záření a jeho zákony. Záření absolutně černého tělesa. Stimulovaná emise světla, lasery. D. Halliday a kol.: Fyzika 5, s. 1037-1039, 1096-1099. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek, s. 490-493, 475-482. Zvláštní studijní text. Comptonův jev. Absolutně černé těleso, zákony teplotního záření (Stefanův-Boltzmannův zákon, Wienův posunovací zákon, Planckův vyzařovací zákon), pyrometr. Lasery vlastnosti, princip, základní typy laserů a jejich konstrukce. Literatura: 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika 2, 4, 5. VUTIUM PROMETHEUS, Brno 2000. 2. J. Kvasnica a kol.: Mechanika. Academia, Praha 1988. 3. I. G. Main: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, Praha 1990. 4. B. Klimeš, J. Kracík, A. Ženíšek: Základy fyziky II. Academia, Praha 1972. 5. A. Štrba: Všeobecná fyzika 3 - Optika. Alfa - SNTL, Bratislava - Praha 1979. 6. E. Klier: Optika. SPN, Praha 1978 (skriptum MFF UK v Praze). 7. A. Hlavička.: Fyzika pro pedagogické fakulty. SPN, Praha, 1971 (1978). 8. P. Malý: Optika. Karolinum, Praha 2008. 9. J. Bajer: Optika 1, 2. Vladimír Chlup - chlup.net, Olomouc, 2018. 10. E. Hejnová: Sbírka úloh k obecné fyzice Kmity a vlny. Optika (elektronický studijní text). PřF UJEP, Ústí nad Labem 2017. Doplňující literatura: 1. V. Pilát: Kmitání a vlnění. SPN, Praha 1973. 2. Z. Horák, F. Krupka: Fyzika. SNTL, Praha 1976, 1981

3. B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Fundamentals of Photonics. John Wiley & Sons, New York - Chichester - Brisbane - Toronto - Singapur (český překlad: Základy fotoniky sv. 1-4. MATFYZPRESS, Praha 1994-1996). 4. M. Švec: Aplikovaná optika. CERM, Brno 1995 (skriptum FS VUT v Brně). 5. J. Kučírek: Sbírka úloh z optiky. SPN, Praha, 1977. 6. E. Svoboda, E.: Přehled středoškolské fyziky. Prometheus, Praha, 2001.