FC1011 Optika

Pedagogická fakulta
jaro 2021
Rozsah
1/1/0. 12 hodin. 3 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Jan Čech, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Tomáš Miléř, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc.
Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: Jana Jachymiáková
Dodavatelské pracoviště: Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Rozvrh seminárních/paralelních skupin
FC1011/Kombi01: Pá 5. 3. 8:00–9:50 učebna 3, Pá 12. 3. 8:00–9:50 učebna 3, Pá 19. 3. 8:00–9:50 učebna 3, Pá 26. 3. 12:00–13:50 učebna 3, Pá 23. 4. 17:00–18:50 učebna 3, Pá 14. 5. 17:00–18:50 učebna 3, J. Čech, T. Miléř, P. Sládek
FC1011/Prez01: St 8:00–8:50 učebna 3, St 14:00–14:50 učebna 3, J. Čech, T. Miléř
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je získání přehledných vědomostí o tématu optika na vysokoškolské úrovni. Důraz je kladen na logickou stavbu této vědní disciplíny a na získání znalostí a dovedností, potřebných pro výuku fyziky na základní škole ( proto je do přednášky zařazeno větší množství jednoduchých pokusů a zdůrazněn vztah probírané látky k praxi, přírodě, domácnosti apod.). Vědomosti: Ucelený přehled vědomostí o tématu Optika s důrazem na vztah probírané látky k praxi, přírodě, domácnosti, technickým aplikacím apod. Dovednosti: Dokázat identifikovat principy přírodních dějů a technických aplikací. Provést dostatečnou aproximaci na bázi základních fyzikálních zákonů a provést následné výpočty jednoduchých aplikačních příkladů. Znát jednoduché pokusy a vztah probírané látky k praktickým aplikacím. Dokázat provádět kvalifikovaný odhad hodnot. Postoje: Osvojit si hodnoty objektivity a významu vědecké práce.
Výstupy z učení
Po absolvování předmětu by měl student vědět a umět: Základní zákony tematického okruhu Optika. Identifikovat principy založené na optice u přírodních dějů a technických aplikací. Popsat jednoduché pokusy a vztah probírané látky k praktickým aplikacím Provádět výpočty jednoduchých aplikačních příkladů.
Osnova
  • Sylabus přednášek (po týdnech či blocích): 1. Základní představy o světle. Vývoj názorů na podstatu světla, duální charakter světla. Měření rychlosti světla. 2. Základní zákony šíření světla. 3. Světlo jako elektromagnetická vlna, její vlastnosti. Maxwellovy rovnice v optice a jejich řešení. Výkon přenášený elektromagnetickou vlnou, Poyntigův vektor. Polarizace elektromagnetické vlny. 4. Fotometrie. Základní fotometrické pojmy, veličiny a jejich jednotky. 5. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Fresnelovy vzorce pro případ isotropního neabsorbujícího prostředí. Optické vlastnosti kovů. 6. Šíření světla anizotropním prostředím, dvojlom, optická aktivita, polarizace. 7. Interference světla, podmínky pozorovatelné interference. Koherentní zdroje světla - lasery.Youngův pokus, proužky stejného sklonu a stejné tloušťky, interference na tenké vrstvě. Mnohosvazková interference. Užití interference. 8. Ohyb světla - základní pojmy. Fraunhoferovy ohybové jevy. Ohyb na štěrbině a na mřížce. Fresnelovy ohybové jevy. Meze rozlišení optických přístrojů. 9. Holografie a její užití. 10. Geometrická optika. Základní prvky zobrazovacích soustav, charakteristiky obrazu, zvětšení. 11. Tenká a tlustá čočka, zobrazovací rovnice. Optické vady a jejich korekce. Jednoduché optické přístroje (lupa, dalekohled, mikroskop). 12. Lidské oko, základní pojmy z fyziologické optiky. Sylabus cvičení (po týdnech či blocích): 1. Základní představy o světle. Vývoj názorů na podstatu světla, duální charakter světla. Měření rychlosti světla. 2. Základní zákony šíření světla. 3. Světlo jako elektromagnetická vlna, její vlastnosti. Maxwellovy rovnice v optice a jejich řešení. Výkon přenášený elektromagnetickou vlnou, Poyntigův vektor. Polarizace elektromagnetické vlny. 4. Fotometrie. Základní fotometrické pojmy, veličiny a jejich jednotky. 5. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Fresnelovy vzorce pro případ isotropního neabsorbujícího prostředí. Optické vlastnosti kovů. 6. Šíření světla anizotropním prostředím, dvojlom, optická aktivita, polarizace. 7. Interference světla, podmínky pozorovatelné interference. Koherentní zdroje světla - lasery.Youngův pokus, proužky stejného sklonu a stejné tloušťky, interference na tenké vrstvě. Mnohosvazková interference. Užití interference. 8. Ohyb světla - základní pojmy. Fraunhoferovy ohybové jevy. Ohyb na štěrbině a na mřížce. Fresnelovy ohybové jevy. Meze rozlišení optických přístrojů. 9. Holografie a její užití. 10. Geometrická optika. Základní prvky zobrazovacích soustav, charakteristiky obrazu, zvětšení. 11. Tenká a tlustá čočka, zobrazovací rovnice. Optické vady a jejich korekce. Jednoduché optické přístroje (lupa, dalekohled, mikroskop). 12. Lidské oko, základní pojmy z fyziologické optiky.
Literatura
    povinná literatura
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
    doporučená literatura
  • SLÁDKOVÁ, J. a kol.: Cvičení z fyziky, VUT (kterékoliv vydání po 1998).
  • MALÝ, Petr. Optika. Vyd. 2., přeprac. Praha: Karolinum, 2013, 368 s. ISBN 9788024622460. info
  • LEPIL, Oldřich. Fyzika pro gymnázia. 3., přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2002, 205 s. ISBN 9788071962373. info
Výukové metody
přednáška a cvičení
Z výuky může být pořízen záznam, který může být použit jako studijní materiál pro studenty předmětu FC1011 Optika. Záznam bude pro zpracování uložen na IT zařízeních MU a uložen/zpřístupněn v IS MU nejméně po dobu semestru jaro 2021, může však být využit jako studijní materiál dalších semestrů, v nichž se tento předmět bude vyučovat. K záznamu budou mít přístup pouze zaměstnanci MU s právy k přístupu ke studijním materiálům a studenti předmětu FC1011 Optika. Upozorňujeme dále, že "Uživatelé zejména nejsou oprávněni záznam rozšiřovat, pronajímat, půjčovat nebo sdělovat veřejnosti, a to z důvodu ochrany práv a zájmů účastníků výuky nebo třetích osob, a univerzity jako takové."
Metody hodnocení
Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Ústní části předchází příprava studenta v délce cca 20-30 min. Průběžný písemný test.
Informace učitele
http://amper.ped.muni.cz/sladek
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2019, jaro 2020, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.